自己阻害メカニズムに基づく時計タンパク質KaiCのリン酸化制御

Yoshihiko Furuike; 古池美彦; Toshifumi Mori; 森俊文; Shuji Akiyama; 秋山修志

doi:10.14952/SEIKAGAKU.2026.980188

自己阻害メカニズムに基づく時計タンパク質KaiCのリン酸化制御The autoinhibition mechanism governs the autokinase activity of clock protein KaiC

古池美彦^1,2，森俊文³，秋山修志^1,2Yoshihiko Furuike^1,2, Toshifumi Mori³, Shuji Akiyama^1,2

¹ 自然科学研究機構分子科学研究所協奏分子システム研究センターResearch Center of Integrative Molecular Systems (CIMoS), Institute for Molecular Science, National Institutes of Natural Sciences ◇ 〒444–8585 愛知県岡崎市明大寺町字西郷中38 ◇ 38 Nishigo-Naka, Myodaiji, Okazaki 444–8585, Japan

² 総合研究大学院大学Graduate Institute for Advanced Studies ◇ 〒444–8585 愛知県岡崎市明大寺町字西郷中38 ◇ 38 Nishigo-Naka, Myodaiji, Okazaki 444–8585, Japan

³ 京都大学大学院工学研究科分子工学専攻Department of Molecular Engineering, Graduate School of Engineering, Kyoto University ◇ 〒615–8510 京都府京都市西京区京都大学桂 ◇ Kyoto-Daigaku Katura, Nishikyo-ku, Kyoto, Kyoto 615–8510, Japan

発行日：2026年4月25日Published: April 25, 2026

概日時計に関わるタンパク質は，リン酸化・脱リン酸化により構造と機能を周期的に変化させるが，いかにしてリン酸化活性が切り替わるのかについては理解されてこなかった．本研究では，シアノバクテリアの時計タンパク質KaiCが，KaiA作用下でのみ自己リン酸化するという定説に対し，KaiA非存在下でも微弱な自己リン酸化活性を有することを生化学実験により明らかにした．計算機シミュレーションによって，ATPからリン酸化部位（T432）にリン酸基が転移する反応を再現し，触媒作用を持つアミノ酸（E318）の反応性が静電相互作用によって制限されるため，自己リン酸化が高いエネルギー障壁を伴うことを示した．すなわち，KaiCは活性を自ら抑制する「自己阻害型オートキナーゼ」であり，KaiAはE318にかかる抑制を解除する因子として機能することがわかった．こうした生化学と計算科学を組み合わせる研究手法は，KaiCのみならずほかの時計タンパク質に潜む普遍的な原理の解明にも有効であると考える．

生化学 SEIKAGAKU
Journal of Japanese Biochemical Society

特集Special Review

自己阻害メカニズムに基づく時計タンパク質KaiCのリン酸化制御The autoinhibition mechanism governs the autokinase activity of clock protein KaiC