タンパク質構造の二面性に着目した生体分子の反応性制御機構の検証

• Project Area: Stimuli-responsive Chemical Species for the Creation of Functional Molecules
• Project/Area Number: 25109528
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 松尾 貴史 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 准教授 (50432521)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000); Fiscal Year 2014: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2013: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
• Keywords: 酵素反応 / 立体構造変化 / 機能スイッチング

Outline of Annual Research Achievements

天然に存在する酵素・タンパク質は、ヘリックス・シート構造といった高次構造の組み合わせにより高度に事前組織化された構造により機能を発揮する。一方、リガンド結合等の外部刺激により大きな構造変化を示すタンパク質も存在し、このようなタンパク質の「静的」および「動的」両面の構造効果を加味することが今後のタンパク質工学のトレンドとなりうる。前年度は、アデニル酸キナーゼの大きな構造変化（すなわち動的挙動効果）を利用してピレン蛍光特性のON/OFFスイッチングに成功した。本年は、このピレンプローブの配向について、定常蛍光測定、単一光子計測分光による蛍光寿命を用いて、詳細に評価した。生体分子の相互作用を論じる際にピレンプローブの蛍光特性は頻繁に使われるが、本研究の結果から、構造的に柔軟なタンパク質に対してピレンプローブを適用する際は、定常状態測定、時間分解測定両方を用いて蛍光特性を論じないと誤った結論を導きだしてしまう可能性を指摘した。一方、タンパク質の静的動的挙動効果については、加水分解酵素であるサブチリシンの活性部位セリン残基をシステインに変換したチオールサブチリシンについて、事前組織化されたシステイン、および近傍のヒスチジンの配向により、Cu(II)を安定に取り込むことを見いだした。チオールサブチリシン中のCu(II)の反応性について、紫外可視吸収および電子スピン共鳴から、Cu(II)からCu(I)への自動還元の起きやすさを決定する要因を検討した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Excimer Emission Properties on Pyrene-labeled Protein Surface: Correlation between Emission Spectra, Ring Stacking Modes and Flexibilities of Pyrene Probes. (2015)
  • Author(s): Akira Fujii, Yutaka Sekiguchi, Hiroyoshi Matsumura, Tsuyoshi Inoue, Wen-Sheng Chung, Shun Hirota, Takashi Matsuo
  • Journal Title: Bioconjugate Chem. Volume: 26 Issue: 3 Pages: 537-548
  • DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.5b00026
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Reversible Switching of Fluorophore Property Based on Intrinsic Conformational Transition of Adenylate Kinase during Its Catalytic Cycle (2013)
  • Author(s): Akira Fujii, Shun Hirota, Takashi Matsuo
  • Journal Title: Bioconjugate Chemistry Volume: 24 Issue: 7 Pages: 1218-1225
  • DOI: 10.1021/bc400160m
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Evaluation of pyrene excimer fluorescence property and pyrene-pyrene stacking mode on the surface of Adenylate kinase (2015)
  • Author(s): Akira Fujii, Takashi Matsuo, Wen-Sheng Chung, Shun Hirota
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学理工学部・薬学部キャンパス（千葉県船橋市）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] 生体高分子構造の二面性に着目した人工タンパク質の創成 (2014)
  • Author(s): 松尾貴史
  • Organizer: 東京理科大学総合研究機構分子連関相乗系研究部門セミナー「生体分子を利用した分子連関相乗系の化学」
  • Place of Presentation: 東京理科大学神楽坂キャンパス（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2014-07-26
  • Invited
• [Presentation] アデニル酸キナーゼの構造変化に基づくπ系分子の発光特性スイッチングシステムの 構築 (2013)
  • Author(s): 藤井 亮、松尾 貴史、廣田 俊
  • Organizer: 第7回バイオ関連化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
• [Remarks] 松尾貴史 ホームーページ
  • URL: http://mswebs.naist.jp/LABs/hirota/tmatsuo/matsuo_jpn.html
• [Remarks] 松尾貴史ホームページ
  • URL: http://mswebs.naist.jp/LABs/hirota/tmatsuo/matsuo_jpn.html