熱測定および誘電分散測定によるタンパク質分子内エネルギー転移メカニズムの解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680744
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 児玉 孝雄 九州工業大学, 情報工学部, 教授 (30034200)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 誠 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60282109) ; 小松 英幸 九州大学, 有機化学基礎研究センター, 助手 (90253567)
• Keywords: 熱測定 / 誘電分散測定 / グルコシルトランスフェラーゼ / ドメイン間相互作用 / エンタルピー / エントロピー / 疎水性相互作用 / ΔH / ΔS補償

Research Abstract

熱測定による研究:GTF-1は,N端の触媒ドメイン(GSd),C端のデキストラン結合ドメイン(DXBd)から構成されている.本研究では,両ドメイン間相互作用を熱力学的に解析するために,GTF-1のN端85残基を欠損したGS-6R, GSdをC端にDXBdをN端に入れ替えた6R-GS, GSdが単独で発現したGSの3種類のタンパク質について,示差操作熱量計(DSC)により熱変性に伴う熱容量変化を測定した.その結果,6R-GSは40℃付近と55℃付近にピークを示した.高温側のピーク位置とその大きさはGSとよく一致した.これに対して,GS-6Rは50℃付近にピークを55℃付近に肩を示した.これらのことから,6R-GSはドメイン間の独立性が高く,DXBdの変性がGSdの安定性に影響を及ぼしていないと考えられる.一方,GS-6Rではドメイン間の相互作用が強く(DXBdは安定化されGSdは不安定化される),6R-GSに比べ熱安定性が高くなっていることが示唆される.6R-GSに見られないGS-6Rに特異的な機能はこの高い安定性によって保たれていると考えられる.
誘電分散測定による研究:この研究には,GTFのN端85残基およびC端約C端約260残基を欠くGTF',C端グルカン結合ドメインを完全欠損したGS, GTF'からGSドメインを除去した4Rを用いた.誘電分散測定の結果,水和量は,それぞれ4710,3000,660と算出された.これらの結果から,GSドメインとデキストラン結合ドメインが融合すると,タンパク質全体として,水和量の増加するような構造変化が起こっていると推定される.
分子形態観察による研究:さらに,電子顕微鏡画像の単粒子解析を行ったところ,GTF-1分子では,N端ドメインとC端ドメインによって,過剰水和を説明するのに十分な大きさの分子内キャビティが形成されていることが明らかになった.

Research Products

• [Publications] 亀井 敬, 児玉 孝雄, 稲積 広平, 鈴木 誠: "グルコシルトランスフェラーゼにおけるドメイン間相互作用の水和量測定による解析"生物物理. 42・Supplement2. S19 (2002)
• [Publications] 稲積 広平, 児玉 孝雄, 小松 英幸: "不溶性グルカン合成酵素(GTF-I)におけるドメイン間相互作用の熱力学的解析"生物物理. 42・Supplement2. S46 (2002)
• [Publications] 小松 英幸, 児玉 孝雄: "口腔連鎖球菌由来グルコシルトランスフェラーゼの自発的フォールディング"生物物理. 42・Supplement2. S189 (2002)