チトクロームCをモデルとしたタンパク質安定化機構の解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13660341
• Research Institution: HIROSHIMA UNVERSITY
• Principal Investigator: 三本木 至宏 広島大学, 大学院・生物圏科学研究科, 助教授 (10222027)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 植田 育男 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (60191912)
• Keywords: チトクロームc / 好熱菌 / 示差熱量計 / 酸化還元機能 / 蛋白質の安定性

Research Abstract

研究代表者は、高度好熱菌Hydrogenobacter thermophilusから120℃に加熱してもその構造を維持している安定性の高いチトクロームc(HTc-552)を発見している。さらに、HTc-552の精製、遺伝子のクローン化と発現、結晶化とX線解析、NMRによる構造決定におよぶ広範な研究成果を報告している。また、HTc-552と主鎖の構造はほとんど変わらないが安定性が低い常温菌Pseudomanas aeruginosa由来のチトクロームc(PAc-551)について、その構造解析・遺伝子発現にも成功している。本研究では、HTc-552の高い安定性がどのアミノ酸残基に依存しているのかを調べるために、まずHTc-552のアミノ酸配列をモデルとしてPAc-551に変異を導入した。次に構築したPAc-551変異体蛋白質の安定性が上昇しているかどうかを示差熱量計(DSC)により測定した。その結果、HTc-552の高い安定性に寄与するアミノ酸残基を実験的に明らかにすることができた。また、これらの残基は、蛋白質分子内の疎水結合をより強固にしているか、または静電的相互作用が働いて安定性に寄与していると考えられた。さらに、本研究では、チトクロームcを還元する新規低分子化合物を合成し、その酸化還元反応を用いて、生体膜におけるエネルギー生産の制御を可能にした。すなわち、これらの研究によって、チトクロームc蛋白質の構造安定性と酸化還元機能の機構が明らかになった。

Research Products

• [Publications] Sambongi, Y.: "Cytochrome c from a thermophilic bacterium has provided insights into the mechanism of protein maturation, folding, and stability"Eur. J. Biochem.. 269. 3355-3361 (2002)
• [Publications] Sambongi, Y.: "A novel water-soluble Hantzsch 1,4-dihydropyridine compound that functions in biological processes through NADH regeneration"J. Org. Chem.. 67. 3499-3501 (2002)
• [Publications] Uchiyama, S.: "Thermodynamic characterization of mesophilic cytochrome c variants and its thermophilic counterpart"Protein Eng.. 15. 455-461 (2002)
• [Publications] 三本木 至宏: "プロトン情報の生物学的エネルギー変換に関する研究"日本農芸化学会誌. 75. 1061-1065 (2001)