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2009 Fiscal Year Annual Research Report

ホタルルシフェラーゼによるπ空間制御機構の解明

Planned Research

Project AreaEmergence of highly elaborated pai-space and its function
Project/Area Number 20108016
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

中津 亨  Kyoto University, 薬学研究科, 准教授 (50293949)

Keywordsルシフェラーゼ / 発光反応 / X線結晶構造解析 / 量子収率 / ルシフェリン / オキシルシフェリン / 励起状態
Research Abstract

ホタルによる黄緑色の発光反応は、発光基質ルシフェリン、ATP、分子状酸素、そして発光反応を触媒するタンパク質であるルシフェラーゼによる酵素反応である。ここで生成された励起状態のオキシルシフェリンが基底状態に落ちるときに励起エネルギーが光として放出され発光する。この反応における発光の量子収率は約41%であり、現存する発光反応の中で最も発光効率が良い。これは発光体であるオキシルシフェリンとルシフェラーゼが構成されたπ空間の中で巧みに相互作用しあうことにより生じるものであると考えられる。この詳細を明らかにするためには発光反応と立体構造の関係を明らかにすることが必要であり、野生型のルシフェラーゼのみならず様々な発光色変異体が必要となる,野生型のルシフェラーゼにおいて緑色に光らせるためには活性部位付近で構造変化が必須である。そこでこの構造変化に関わっているTyr257をAlaに変異した変異体を作成したところ、赤色に発光色が変化した。この変異体について発光活性を測定したところ、野生型に比べ約20分の1程度にまで発光強度が減少していた。すでに得られている他の赤色発光変異体において必ずしも発光強度が減少するわけではない。そこでY257A変異体の立体構造決定を行い、野生型、発光強度がそれほど減少しない赤色発光色変異体との立体構造を比較した。その結果、発光体であるオキシルシフェリンを取り囲む程度について、Y257Aが最もゆるく、化学反応によって得られたエネルギーをロスしてしまっていることが示唆された。

  • Research Products

    (8 results)

All 2010 2009

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Deleting two C-terminal alpha-helices is effective to crystallize the bacterial ABC transporter Escherichia coli MsbA complexed with AMP-PNP.2010

    • Author(s)
      Terakado K, Kodan A, Nakano H, Kimura Y, Ueda K, Nakatsu T, Kato H.
    • Journal Title

      Acta Crystallogr D 66

      Pages: 319-323

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Functional role of the linker region in purified human P-glycoprotein.2009

    • Author(s)
      Sato T, Kodan A, Kimura Y, Ueda K, Nakatsu T, Kato H.
    • Journal Title

      FEBS Journal. 276

      Pages: 3504-3516

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] X-ray crystallographic study of an HIV-1 fusion inhibitor with the gp41 S138A substitutio2009

    • Author(s)
      Watabe T, Terakawa Y, Watanabe K, Ohno H, Nakano H, Nakatsu T, Kato H, Izumi K, Kodama E, Matsuoka M, Kitaura K, Oishi S, Fujii N.
    • Journal Title

      J Mol Biol. 392

      Pages: 657-665

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ホタル・ルシフェラ-ゼによるπ空間制御機構2009

    • Author(s)
      寺角香菜子、中津亨
    • Organizer
      日本生物物理学会
    • Place of Presentation
      アスティ徳島
    • Year and Date
      2009-10-30
  • [Presentation] ヒト由来ペルオキシソーム膜タンパク質輸送因子Pex3pとPex19pの構造基盤2009

    • Author(s)
      佐藤康彦, 柴田洋之, 中津亨, 中野博明, 柏山恭範, 今中常雄, 加藤博章
    • Organizer
      日本生化学会
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド
    • Year and Date
      2009-10-23
  • [Presentation] メタノール資化性酵母Pichia pastoris由来Pex3-Pex19p相互作用の解析2009

    • Author(s)
      平井秀憲, 江川響子, 柴田洋之, 中津亨, 加藤博章
    • Organizer
      日本生化学会
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド
    • Year and Date
      2009-10-23
  • [Presentation] ホタルルシフェラーゼは基質の不斉をどのように見分けているのか?2009

    • Author(s)
      加藤太一郎, 宮永佳奈, 番匠亜沙美, 中津亨, 武尾正弘, 根来誠司
    • Organizer
      日本生物工学会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2009-09-24
  • [Presentation] ジベレリン受容体の立体構造に基づく分子進化と基質認識機構の解明2009

    • Author(s)
      島田麻子、上口(田中)美弥子、中津亨、中嶋正敏、直江洋一、大宮博子、加藤博章、松岡信
    • Organizer
      蛋白質科学会
    • Place of Presentation
      熊本全日空ホテルニュースカイ
    • Year and Date
      2009-05-20

URL: 

Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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