NMRおよびX線結晶構造解析併用による平滑筋ミオシンの構造機能連関解折

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09480172
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 田之倉 優 東京大学, 生物生産工学研究センター, 教授 (60136786)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐々木 宏 東京大学, 生物生産工学研究センター, 助手 (80272467) ; 西山 真 東京大学, 生物生産工学研究センター, 助教授 (00208240)
• Keywords: ミオシン / 平滑筋 / モータータンパク質 / NMR / 核磁気共鳴

Research Abstract

ミオシンはアクチンとともに筋肉の収縮装置を構成し、そのATPase活性は筋肉においてATPの化学的エネルギーを力学的エネルギーへ変換する過程において主要な役割を果たしている。ミオシンにおけるエネルギー変換の機序を分子レベルで理解するためには、ミオシンの3次元構造とその動的性質、ならびにATPの加水分解に伴うミオシンの高次構造の変化、とくに反応中間状態におけるミオシンの高次構造を、機能との連関において解明することが重要である。本研究では、分子間相互作用及び分子のミクロ環境の良いプローブである核磁気共鳴 (NMR)、精密3次元構造解析が可能であるX線結晶構造解析、ならびにその他の分光法、生化学的手法、蛋白工学的手法を用いて、骨格筋および平滑筋ミオシン、キネシン、およびncdの3次元構造ならびにATPase反応中間体の高次構造について明かにし、それによってミオシンにおける化学エネルギーから力学エネルギーへの変換の機序を原子レベルで詳細に明らかにすることを目的とする。
ミオシン頭部S1とADPとの複合体の^<31>PNMRスペクトル、ならびにそれらの温度およびpH依存性から、平滑筋ミオシンS1についても、S1・ADP複合体の^<31>PNMRスペクトルが観測できることが明かとなった。測定の結果、平滑筋ミオシン頭部とADPとの相互作用は、骨格筋ミオシン頭部とADPに比べて相互作用が強く、ADPの^<31>PNMRシグナルのブロードニングが激しいと考えられた。また、ncdおよびキネシンのモータードメインとADPとの複合体の^<31>PNMRスペクトル、ならびにそれらの温度およびpH依存性を観測した結果、骨格筋および平滑筋S1と同じように低温で2種類のコンフォメーションが存在することが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] Sato,K.ラ: "Crystallization and preliminary crystallographic studies of dimethyl sulfoxide reductase from Rhodobacter sphaeroides f.sp.Denitrificans." Proc.Japan Acad.73B・2. 30-32 (1997)
• [Publications] Suzuki,Y.ラ: "Modulation of actin filament sliding by mutations of the SH2 cysteine in Dictyostelium myosin II." Biochem.Biophys.Res.Commun.234・3. 701-706 (1997)
• [Publications] Suzuki,Y.ラ: "Hydrolysis of AMPPNP by the motor domain of ncd,a kinesin-related protein." FEBS Lett.409・1. 29-32 (1997)
• [Publications] Ichikawa,T.ラ: "Crystallization and preliminary crystallographic analysis of the sarcosine oxidase from Bacillus sp.NS-129." J.Struct.Biol.120. 109-111 (1997)