ヘムタンパク質の新しい機能変換に対する化学的アプローチ

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11480163
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 林 高史 九州大学, 工学研究科, 助教授 (20222226)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 水谷 義 京都大学, 工学研究科, 助教授 (40229696) ; 嶌越 恒 九州大学, 工学研究科, 助手 (00284539) ; 久枝 良雄 九州大学, 工学研究科, 教授 (70150498)
• Keywords: ヘムタンパク質 / ミオグロビン / ヘム / ポルフィリン / 分子認識 / タンパク質複合体 / 電子移動反応 / 再構成タンパク質

Research Abstract

本年度は、当該申請研究の初年度として、タンパク質表面の認識部位の形状と認識挙動・電子移動反応との相関の評価について検討を行った。
まず、ヘムタンパク質として良く知られているミオグロビンに焦点を絞り、補欠分子であるヘムのプロピオン酸側鎖末端に合成化学的に多数の官能基(カルボン酸)を修飾した。得られたヘムをアポ化したミオグロビン常法に従って挿入することにより、アニオンドメインを表面に有するミオグロビンを構築した。この再編成ミオグロビンはNMR,UV,CD等から天然のミオグロビンと同様の構造を保ち、かつ表面にアニオンドメインが局在化して分布していることが明らかとなり、等電点の測定から酸性タンパク質になっていることも判明した。
このミオグロビンの溶液に対して、カオチン電荷をタンパク質表面に多く有するチトクロムcを添加した結果、静電相互作用を介した極めて安定な再構成ミオグロビン-チトクロムc複合体が人工的に構築したアニオンドメインを介して形成した。さらに再構成亜鉛ミオグロビンからチトクロムc3価への光駆動型電子移動反応をフラッシュホトリシス法によって観測し、生体内でのタンパク質間電子移動反応のモデルとして有用であることを証明した。またアニオンドメイン(分子認識部位)の形状によって、両タンパク質の親和性及び電子移動反応が大きく変化することを明らかにし、認識様式が電子移動反応を制御していることを示した。

Research Products

• [Publications] Takashi Hayashi: "Peroxidase Activity of Myoglobin is Enhanced by Chemical Mutation of Heme-Propionate"J. Am. Chem. Soc.. 121. 7747-7750 (1999)
• [Publications] Takashi Hayashi: "New Approach to the Construction of Artificial Hemoprotein Complex"Coord. Chem. Rev.. 190. 961-974 (1999)
• [Publications] Takashi Hayashi: "Enhancement of Peroxidase Activity by Use of Reconstituted Myoglobin"J. Inorg. Biochem.. 74. 156 (1999)
• [Publications] Takashi Hayashi: "Synthesis and Properties of Alkylperoxocobalt(III)Porphyrin and Porphycene"Chem. Lett.. 90-91 (2000)
• [Publications] Yoshio Hisaeda: "Electrochemical Reactions Mediated by Vitamin B12 Derivatives in Organic Solvents"Coord. Chem. Rev. 印刷中.
• [Publications] Hideki Takagi: "Synthesis and Structure of Tetraols with Convergent and Divergent Arrays of Hydroxy Groups"J. Chem. Soc. Perkin Trans.1. 1885-1892 (1999)
• [Publications] Hisanobu Ogoshi: "The Porphyrin Handbook"Academic Press. 62 (1999)