蛋白質の立体構造形成反応の分子機構に関する共同研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07044200
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 後藤 祐児 大阪大学, 理学部, 助教授 (40153770)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 瀬川 新一 関西学院大学, 理学部, 教授 (70103132) ; 桑島 邦博 東京大学, 大学院理学系, 助教授 (70091444) ; 河田 康志 鳥取大学, 工学部, 助教授 (40177697) ; 片岡 幹雄 大阪大学, 理学部, 助教授 (30150254) ; FINK A.L. カリフォルニア大学, 化学生化学部, 教授 ; DOBSON C.M. オックスフォード大学, 化学部, 教授 ; DILL Ken A. カリフォルニア大学, 薬学部, 教授 ; KIM P.S. マサチューセッツ工科大学, 生物部, 教授
• Keywords: 蛋白質 / 変性 / フォールディング反応 / X線溶液散乱 / 分子シャペロン / モルテン・グロビュール / 円二色性 / βラクトグロブリン

Research Abstract

蛋白質の立体構造形成の機構を明らかにすることは、蛋白質の構造や機能を理解する上で最も基本的な課題である。本研究では、同問題に関して独創的な研究を展開しているKim教授を中心として、さらに3名の著名な国外研究分担者を加え、多面的かつ相捕的な共同研究を実施した。各自が独自の手法で研究を行なうと共に、国内外の学会などを通じて積極的に交流した。
1.モルテン・グロビュール(MG)状態はコンパクトで多くの二次構造を含む中間的構造であり、構造形成反応の主要な中間状態と考えられている。しかし、詳細は明らかではない。MG状態は研究分担者の共通の課題である。X線溶液散乱や熱測定をはじめとするさまざまな物理化学的手法を用いて、MG状態の構造と安定化機構や、構造形成反応における役割を研究した。また、分子シャペロンと各種の蛋白質のMG状態の相互作用を研究した。その理論的背景を格子モデルにより研究した。以上より、MG状態の実体がより明確になった。少なくともαラクトアルブミン、アポミオグロビンなどの蛋白質ではこれまで提唱されてきたように主要な中間状態として機能しているようである。
2.一方では、後藤らのβ-ラクトグロブリンを用いた研究から、非階層的な構造形成反応の重要性も明らかとなった。さらには、核形成律速型のフォールディング反応の重要性も指摘された。
3.後藤は本研究の成果発表と討論を行なうためスイス、英国、米国を訪問した。特に英国では研究分担者であるDobson教授と有益な討論を行なった。片岡は、フランスを訪問し中性子準弾性・非弾性実験を行ない、有益な成果を得た。さらに片岡は、米国を訪問して本研究の成果発表と討論を行なった。

Research Products

• [Publications] Hamada,Daizo: "Role of heme axial ligands in the conformational stability of the native and molten globule states of horse cytochrome c." J.Mol.Biol.256. 172-186 (1996)
• [Publications] Hamada,Daizo: "High helical propensity of the peptide fragments derived from beta-lactoglobulin,a predominantly beta-sheet protein." J.Mol.Biol.254. 737-746 (1995)
• [Publications] Nishii,Ichiro: "Thermodynamic stability of the molten qlobule states of apomyoglobin" J.Mol.Biol.250. 223-238 (1995)
• [Publications] Shiraki,Kentaro: "Trifluoroethanol-induced stabilization of the alpha-helical structure of beta-lactoglobulin." J.Mol.Biol.245. 180-194 (1995)
• [Publications] Kataoka,Mikio: "Structural characterization of the molten globule and native states of apomyoglobin by solution X-ray scattering." J.Mol.Biol.249. 215-228 (1995)
• [Publications] Kawata,Yasushi: "The role of ATP hydrolysis in the function of the chaperonin GroEL-Dynamic complex formation with GroES." FEBS Letters. 369. 283-286 (1995)
• [Publications] Kuwajima,Kunihiro: "The molten globule state of alphalactalbumin." FASEB J.(in press). (1996)
• [Publications] Peng,Zheng-yu: "Local structural preferences in the alpha-lactalbumin molten globule." Biochemistry. 34. 3248-3252 (1995)
• [Publications] Dill,Ken A.: "Principles of protein folding-A perspective from simple exact models." Protein Science. 4. 561-602 (1995)
• [Publications] Balbach,Jochen: "Following protein folding in real time using NMR spectroscopy." Nature Struc.Biol.2. 865-870 (1995)
• [Publications] Shi,Lee: "Conformational characterization of DnaK and its complexes with substrate protein by small-angle X-ray scattering." Biochemistry. (in press). (1996)
• [Publications] Hamada,Daizo: "Salt-induced formation of the molten globule state of apomyo-globin studied by isothermal titration calorimetry." Thermochimica Acta. 266. 385-400 (1995)