1998 Fiscal Year Annual Research Report
欠損と挿入を利用した蛋白質の折り畳み及び機能発現の分子機構の解析
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10480182
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
片岡 幹雄 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 教授 (30150254)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今元 泰 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助手 (80263200)
徳永 史生 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80025452)
三原 憲一 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助手 (10304164)
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| Keywords | Staphylococcal nuclease / 欠損変異体 / 結晶構造解析 / 構造・機能相関 / 蛋白質折り畳み |
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| Research Abstract |
Staphylococcal nuclease(SNase)の内部欠損変異体(Δ44-49)は、野生型よりも熱及び酸に対して安定である。また、Δ44-49は、核酸分解活性を示さない。これらの原因を明らかにするために、様々な構造状態の溶液構造及び安定性に対する阻害剤の効果を調べた。生理的条件下では、野生型と同様の球状でコンパクトな構造をとっているが、単量体と二量体の平衡になっていることが明らかになった。熱変性状態では、Δ44-49の方が野生型よりもコンパクトで残存構造を余計に有している。安定性の増加は、天然状態及び変性状態の構造の違いに起因すると考えられる。阻害剤を加えると安定性が更に増加する。この事実は、Δ44-49は基質結合能を持つことを意味する。基質結合能を有しながらも酵素活性を示さない原因を探るために、Δ44-49単独及びΔ44-49と阻害剤の複合体の結晶構造解析を行った。その結果、Δ44-49の主鎖構造は野生型と同じであり、ループ部分が欠損しているだけであることが示された。また、Δ44-49の構造は、阻害剤の結合により、ほとんど変化しない。これは、阻害剤の結合によりループ部分が大きく動く野生型の場合とは対照的である。結局、この運動が欠損により阻害され、酵素活性を失うにいたったと考えられる。なお、精密化の過程で、本来見えるはずのない場所に芳香族環が見えてきた。そこで、発現ベクター中のSNase遺伝子部分の配列を調べたところ、野生型ではグリシン-バリンとなっている50及び51番目のアミノ酸がフェニルアラニン-アスパラギンに置換されていることが明らかになった。この置換が活性を失わせている可能性もあるため、現在、野生型配列を持つ欠損変異体のDNAを作成している。
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[Publications] Yoshihisa Hagihara: "Chain-like conformation of heat-denatured ribonuclease A and cytochrome c as evidenced by solution X-ray scattering" Folding & Design. 3. 195-201 (1998)
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[Publications] Jeremy C.Smith: "Motions in native and denatured proteins" Physica B. 241-243. 1110-1114 (1998)
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[Publications] Toshiaki Kakitani: "Deuterium substitution effect on the excited-state dynamics of rhodopsin" Journal of Physical Chemistry B. 102. 1334-1339 (1998)
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[Publications] Haik Chosrowjan: "Environmental effects on the femtosecond-picosecond fluorescence dynamics of photoactive yellow protein" Journal of Physical Chemistry B. 102. 7695-7698 (1998)
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[Publications] Sayuri Nomura: "Ordered structure formation of bacteriorhodopsin-hDHFR in a plasma membrane" Langmuir. 15. 214-220 (1999)
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[Publications] Toshihiko Oka: "Conformational change of helix G in the bacteriorhodopsin photocycle:" Biophysical Journal. 76. 1018-1023 (1999)
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[Publications] Mikio Kataoka: "Low energy dynamics of globular proteins studied by inelastic neutron scattering" Journal of Physcal Chemistry of Solid. (印刷中). (1999)
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[Publications] Yuji O.Kamatari: "The compact and expanded denatured conformations of apomyoglobin in methanol-water solvent" Protein Science. (印刷中). (1999)
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[Publications] Norio Hamada: "The analysis of light-induced conformational change of photoactivie protein" Photomedicine and Photobiology. (印刷中). (1999)
