単細胞生物にみられるヘモグロビン様タンパク質の比較生理学:特にその構造と機能

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06640874
• Research Institution: TOHOKU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 松岡 有樹 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (30222293)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田嶋 玄一 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (00197360) ; 四釜 慶治 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (40004337)
• Keywords: 原生動物 / 酵母 / ヘモグロビン / 自動酸化反応 / 遠位ヒスチジン / ミオグロビン

Research Abstract

本研究の目的は、単細胞生物における特異なヘモグロビン様タンパク質が一体どのような分子構造をとり、どのような生理機能を果たしているのかを、哺乳動物のHbやMbと対比させながら、分子進化的観点から解析することにある。本年度の成果を以下に示す。
(1)原生動物Hbの分子構造の解析
絨毛虫類のテトラヒメナを大量培養し、陽イオン交換カラム(CM cellulose)と陰イオン交換カラム(DEAE cellulose)を連続して用いることで、高純度のHbを得た。このヘモグロビンのSoret領域における吸収スペクトル及び磁気円偏光二色性(MCD)を測定したところ、通常の哺乳動物の場合と極めて類似していた。このことは、原生動物のヘモグロビンにも遠位His残基が存在しており、結合酸素分子を安定化していることを強く示唆している。
(2)酵母Hbの高次構造の解析
酵母(Candida norvegensis)からヘモグロビン様タンパク質を単離精製し、円偏光二色性(CD)を測定した結果、yeast Hbのヘリックス含量は全体で39%と見積もられた。従って、yeast Hbのヘム・ドメインのヘリックス含量を哺乳動物と同じ73%と仮定した場合、レダクターゼ・ドメインは17%しかヘリックスを含まないことになる。この結果から、酵母Hbはヘリックス含量の非常に高い酸素結合領域と、含量の非常に低い還元酵素領域が融合して形成されており、全く異なる高次構造を有する2ドメインが連結した極めて興味深いものであることを示唆している。

Research Products

• [Publications] Shikama, K. et al.: "Aplysia myoglobin with unusual properties: Another prototype in myoglobin and haemoglobin biochemistry" Biological Reviews. 69. 233-251 (1994)
• [Publications] Akiyama, K. et al.: "The pH-dependent swinging out of the distal histidine residue in ferric hemoglobin of a midge larva(Tokunagayusurika akamisi)" Biochimica et Biophysica Acta. 1208. 306-309 (1994)
• [Publications] Shikama, K. et al.: "The Unique Structures of Protozoan Myoglobin and Yeast Hemoglobin:: An evolutionary Diversity" Int. J. Biochem. Cell Biol.27. 1107-1115 (1995)
• [Publications] 四釜慶治 他: "単細胞生物にみられるヘモグロビン様タンパク質-ゾウリムシのMbと酵母のHb-" 生物物理. 35(No. 3). 13-18 (1995)