2003 Fiscal Year Annual Research Report

耐熱性シトクロムсにおける鉄-硫黄配位結合における酸化還元電位調節の分子機構の解明

Research Project

Project/Area Number	15550143
Research Institution	University of Tsukuba
Principal Investigator	山本泰彦筑波大学, 化学系, 教授 (00191453)
Keywords	ヘムタンパク質 / 電子伝達タンパク質 / タンパク質の熱安定性 / NMR / 電気化学測定 / 常磁性錯体 / 酸化還元電位 / 人工変異体
Research Abstract	好熱性水素細菌(Hydrogenobacter thermophilus)の産生するシトクロムc552(HT Cyt-c552)は、水溶液の温度が沸点に達しても変性しない程安定である。HT Cyt-c552と構造が類似しているタンパク質としては、緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa)由来のシトクロムc551(PA Cyt-c551)があるが、両者の一次構造の相同性の高さに反して、これら二つのタンパク質の熱変性温度は40度以上異なる。また、両者のアミノ酸配列を手本にすると熱変性温度が系統的に異なる一連の人工変異体を調製することができる。これら耐熱性シトクロムcおよび一連の系統的な人工変異体が示す高い熱安定性は、詳細な熱力学的解析に不可欠な幅広い温度範囲でのE^<O'>の測定およびNMRによる立体構造の解析を可能にする。HT Cyt-c552とPA Cyt-c551および16種類のPA Cyt-c551の人工変異体それぞれについて、5℃〜85℃の温度範囲でE^<O'>をサイクリックボルタンメトリー(CV)により計測した結果、CV応答が検出される上限温度は酸化型タンパク質の熱変性温度と密接な関係があること、E^<O''>は酸化型タンパク質での熱安定性が高いものほど正電位側にシフトする傾向があること、タンパク質内部のアミノ酸置換では電子移動反応に伴う熱力学的パラメータのうちエンタルピーのみが変化することなどを明らかにした。そして、酸化型シトクロムcでのFe-Met配位結合が695nmで生じる特徴的な吸収スペクトルの温度変化を解析した結果、Fe-Met配位結合の解裂温度とタンパク質の耐熱性との間に密接な関係があることを見いだした。

Research Products
(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] Yasuhiko Yamamoto et al.: "NMR investigation of the heme electronic structure in deoxy myoglobin possessing a fluorinated heme"Journal of Biological Inorganic Chemistry. 9. 152-160 (2004)
[Publications] Norifumi Terui et al.: "Relationship between Redox Function and Protein Stability of Cytochromes c"Journal of the American Chemical Society. 125. 13650-13651 (2003)
[Publications] Toshiyasu Mikuma et al.: "Coordination complex between haemin and parallel-quadruplexed d(TTAGGG)"Chemical Communications. 1708-1709 (2003)
[Publications] Yasuhiko Yamamoto et al.: "H-NMR study of dynamics and thermodynamics of Cl^- binding to ferric hemoglobin of a midge larva (Tokunagayusurika akamusi)"Biochemica et Biophysica Acta. 1652. 136-143 (2003)
[Publications] Takako Ohyama et al.: "Study on interaction of a cationic porphyrin with DNA"Nucleic Acids Research, Supplement. 3. 189-190 (2003)
[Publications] Yasuhiko Yamamoto et al.: "Redox function and thermostability of various P. aeruginosa cytochrome c_<551> mutants"Journal of Inorganic Biochemistry. 96. 254 (2003)
[Publications] 山本泰彦(分担執筆): "生体機能関連化学実験法"日本化学会生体機能関連化学部会編、化学同人. 233 (2003)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

耐熱性シトクロムсにおける鉄-硫黄配位結合における酸化還元電位調節の分子機構の解明

Principal Investigator

山本 泰彦 筑波大学, 化学系, 教授 (00191453)

Research Products

[Publications] Yasuhiko Yamamoto et al.: "NMR investigation of the heme electronic structure in deoxy myoglobin possessing a fluorinated heme"Journal of Biological Inorganic Chemistry. 9. 152-160 (2004)

[Publications] Norifumi Terui et al.: "Relationship between Redox Function and Protein Stability of Cytochromes c"Journal of the American Chemical Society. 125. 13650-13651 (2003)

[Publications] Toshiyasu Mikuma et al.: "Coordination complex between haemin and parallel-quadruplexed d(TTAGGG)"Chemical Communications. 1708-1709 (2003)

[Publications] Yasuhiko Yamamoto et al.: "H-NMR study of dynamics and thermodynamics of Cl^- binding to ferric hemoglobin of a midge larva (Tokunagayusurika akamusi)"Biochemica et Biophysica Acta. 1652. 136-143 (2003)

[Publications] Takako Ohyama et al.: "Study on interaction of a cationic porphyrin with DNA"Nucleic Acids Research, Supplement. 3. 189-190 (2003)

[Publications] Yasuhiko Yamamoto et al.: "Redox function and thermostability of various P. aeruginosa cytochrome c_<551> mutants"Journal of Inorganic Biochemistry. 96. 254 (2003)

[Publications] 山本泰彦(分担執筆): "生体機能関連化学実験法"日本化学会生体機能関連化学部会編、化学同人. 233 (2003)

山本泰彦筑波大学, 化学系, 教授 (00191453)