2002 Fiscal Year Annual Research Report

ヒトメタロチオネインの立体構造と生体防御機能との相関に関する研究

Research Project

Project/Area Number	11450315
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	室岡義勝大阪大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (60029882)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	平山令明東海大学, 大学院・医学研究科, 教授 (70238393) 小野比佐好大阪大学, 遺伝情報実験センター, 助手 (40224274) 山下光雄大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40220347)
Keywords	重金属 / メタロチオネイン / タンパク質工学 / SH基高含有タンパク質 / 重金属結合タンパク質
Research Abstract	メタロチオネインの構造と生体防御機能との相関について検証するため、タンパク質工学手法を用いてヒトメタロチオネインのアミノ酸置換を行い、タンパク質の主体構造を変換することにより重金属結合能、放射線耐性機能、活性酸素によるDNA損傷に対する防御機能及びフリーラジカルとの反応性に及ぼす影響を調べる目的で、下記の研究を行った。 1)三次元構造モデルの構築と重金属特異的結合能を有するタンパク質の開発部位特異的変異導入法を用いてアミノ酸の置換を行なった。その結果、野生型ヒトメタロチオネインは、1分子当たりカドミウム及び亜鉛が7.1原子結合していたが、変異型ヒトメタロチオネインは、1分子当たりカドミウム及び亜鉛が8.0原子結合していた。続いてpH滴定による金属の解離度を求めた結果、50%のカドミウムを解離するpHは野生型で3.76、変異型で3.35であり、変異型メタロチオネインはより酸性領域までカドミウムと結合していたことが示唆された。このように初めて重金属結合能を増加した天然メタロチオネインが構築できた。 2)毒性金属との相互作用組換えヒトメタロチオネインを用いて試験管内でヒ素との結合能を調べた結果、分光光学法、ICP-AES法、MALDI-TOF-MSによってヒトメタロチオネイン1分子当たり6原子以上のヒ素と結合することが示唆された。 3)DNAとの相互作用野生型及び変異型組換えヒトメタロチオネインを用いて試験管内でプラスミドDNAとの結合能を調べた結果、変異型ヒトメタロチオネインとインキュベーションしたプラスミドDNAと野生型ヒトメタロチオネインとインキュベーションしたプラスミドDNAには泳動距離に差があるだけでなく、環状プラスミドDNAの量も多かった。以上のことより、メタロチオネインは細胞内で種々の重金属(カドミウム、亜鉛、銅、ヒ素)と結合して解毒するだけでなく、核内では重金属と結合した形状でDNAと結合してDNA結合タンパク質様の機能をしているものと示唆される。

Research Products
(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] M.Toyama, et al.: "Alteration of substrate specificity of cholesterol oxidase from Streptomyces sp.by site-directed mutagenesis"Protein Engineering. 15(6). 477-483 (2002)
[Publications] M.Toyama, et al.: "Interactions of arsenic with human metallothionein-2"Journal of Biochemistry. 132. 217-221 (2002)
[Publications] Y.Murooka, et al.: "Variation of the amino acid content of Arabidopsis seeds by expressing soybean aspartate aminotransferase gene"Journal of Bioscience and Bioengneering,. 94(3). 225-230 (2002)
[Publications] R.Sriprang, et al.: "A novel bioremediation system for heavy metals using the symbiosis between leguminous plant and genetically engineered rhizobia"Journal of Biotechnology. 99. 279-293 (2002)
[Publications] N.Yoshida, et al.: "Bacterium-based heavy metal biosorbents : Enhanced uptake of cadmium by E. coli expressing a metallothionein fused to β-galactosidase"Bio Techniques. 32(3). 551-558 (2002)
[Publications] P.Kiatpapan, et al.: "Genetic manipulation system in propionibacteria"Journal of Bioscience and Bioengineering. 93(1). 1-8 (2002)
[Publications] 室岡義勝(編集委員長): "生物工学実験書(改訂版)"日本生物工学会編、培風館. 480 (2002)

2002 Fiscal Year Annual Research Report

ヒトメタロチオネインの立体構造と生体防御機能との相関に関する研究

Principal Investigator

室岡 義勝 大阪大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (60029882)

Research Products

[Publications] M.Toyama, et al.: "Alteration of substrate specificity of cholesterol oxidase from Streptomyces sp.by site-directed mutagenesis"Protein Engineering. 15(6). 477-483 (2002)

[Publications] M.Toyama, et al.: "Interactions of arsenic with human metallothionein-2"Journal of Biochemistry. 132. 217-221 (2002)

[Publications] Y.Murooka, et al.: "Variation of the amino acid content of Arabidopsis seeds by expressing soybean aspartate aminotransferase gene"Journal of Bioscience and Bioengneering,. 94(3). 225-230 (2002)

[Publications] R.Sriprang, et al.: "A novel bioremediation system for heavy metals using the symbiosis between leguminous plant and genetically engineered rhizobia"Journal of Biotechnology. 99. 279-293 (2002)

[Publications] N.Yoshida, et al.: "Bacterium-based heavy metal biosorbents : Enhanced uptake of cadmium by E. coli expressing a metallothionein fused to β-galactosidase"Bio Techniques. 32(3). 551-558 (2002)

[Publications] P.Kiatpapan, et al.: "Genetic manipulation system in propionibacteria"Journal of Bioscience and Bioengineering. 93(1). 1-8 (2002)

[Publications] 室岡義勝(編集委員長): "生物工学実験書(改訂版)"日本生物工学会編、培風館. 480 (2002)

室岡義勝大阪大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (60029882)