2016 Fiscal Year Research-status Report
光センサータンパク質における特異な水素結合構造の解明
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16K07318
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| Research Institution | Toho University |
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Principal Investigator |
岩田 達也 東邦大学, 薬学部, 准教授 (20569917)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | フーリエ変換赤外分光法 / LOVドメイン / フラビン / 光センサータンパク質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度はLOVドメインを対象として、発色団FMNが関与する水素結合環境について赤外分光解析を行った。FMNには2つのC=O基と1つのN-H基がタンパク質と水素結合により相互作用している。同位体標識によりFMNのN-H伸縮振動の帰属に成功したが、その振動数は~2800 cm-1に現れた。これはN-H伸縮振動としては極めて低振動数であり、非常に強い水素結合を形成していることを意味する。これはバクテリオロドプシンにおいて塩橋を形成しているプロトン化シッフ塩基のN-H基とカルボン酸のCO-におけるN-H伸縮振動と同程度である。LOVドメインのFMN周囲には負電荷持ったアミノ酸残基は存在しないにもかかわらずこのような低波数に現れることは驚くべきことである。
このN-H基が低波数に現れることは、数種類のLOVドメイン及びその変異体について計測を行ったが、すべてに当てはまるものであった。LOVドメイン一般の性質であることを強く示唆している。
FMNのN-H伸縮振動は中間体でも強い水素結合を形成したままであったが、それはタンパク質骨格の変化を反映した水素結合強度の変化を示した。FMNのN-H基と水素結合を形成しているタンパク質骨格のベータシート部分の構造変化と密接に関連している。
また、LOVドメインの構造変化の出力先として、phot1-LOV2という種類では、Jαヘリックスと呼ばれるLOVドメインのC末端側に結合してるαヘリックスに、phot2-LOV2ではJαヘリックスとベータシート、neo1-LOV2ではベータシートであることを以前に報告したが、FMNのN-H基の構造変化LOVドメインの種類にかかわらず類似していることが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年度中に論文が受理とはならなかったが、LOVのN-H基に関する論文はリバイズ中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
PYPを対象として、その強い水素結合を形成したX-H基の帰属を行いたい。予備的な結果として、重水素置換されるX-H基を暗状態で低波数に観測した。これが、目下研究者の興味の対象となっている低障壁水素結合をしているかどうかを直接明らかに出来るかどうかは不明であるが、特殊な水素結合をしている官能基の情報を得られるので、低障壁水素結合についても知見が得られるかもしれない。
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| Causes of Carryover |
所属機関の異動のため、研究を一時中断しなければいけなかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究に必要な試薬等の消耗品に使用する。
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