2019 Fiscal Year Annual Research Report
3Dドメインスワッピングに基づく蛋白質多量体の生体内形成と新規デザイン
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18H02088
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
廣田 俊 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (90283457)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | タンパク質 / 超分子 / 多量体 / 3Dドメインスワッピング / ヘムタンパク質 / 銅タンパク質 / タンパク質デザイン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
正に帯電しているウマシトクロム（cyt）c及び好熱性水素細菌（HT）cyt c552は大腸菌内で多量体を形成したが、負に帯電している緑膿菌（PA）cyt c551及び深海由来好圧好冷性細菌（SV）cyt c5は大腸菌内で多量体を形成しなかった。ウマcyt c及びHT cyt c552の巻き戻り反応系に表面が負に帯電しているリポソームを添加すると得られるタンパク質多量体量が増大したが、PA cyt c551及びSV cyt c5の巻き戻り反応系に負に帯電しているリポソームを添加しても得られる多量体量は変化しなかった。これらの結果より、負に帯電している膜上で正に帯電しているc型cytが凝集し、c型cytの分子間相互作用が増えることにより多量体量が増大することが示唆された。
アルカリゲネスキシロソキシダンス由来アズリンのCu(I)型は、pH 5.0で2,2,2-トリフルオロエタノール5% (v/v)添加、凍結乾燥、pH 7.0で再溶解の操作により多量化した。アズリン2量体の可視領域での最大吸収波長は618 nmで、単量体の最大吸収波長（622 nm）から少しブルーシフトし、EPRスペクトルのA||値（5.85 mT）は単量体の値（5.95 mT）より若干小さく、ロンビック型スペクトル性が若干増大した。さらに、アズリン2量体の酸化還元電位は342±5 mV（vs NHE）で、単量体よりも50 mV高かった。X線結晶構造解析により、アズリン2量体では3つのβストランドを含むN末端領域がプロトマー間で交換され、ブルー銅タンパク質で3Dドメインスワッピングが起こることが初めて示された。また、アズリン2量体の銅配位構造は単量体と同様、歪んだ四面体構造を形成していたが、Cu-O（Gly45）結合長は2量体の方が長かった。
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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
生体内での3Dドメインスワッピングに関して、負に帯電している膜上で正に帯電しているc型cytが凝集し、c型cytの分子間相互作用が増えることにより多量体量が増大することを提唱した。また、ブルー銅タンパク質で3Dドメインスワッピングが起こることを初めて示し、ドメインスワッピングしたアズリンの立体構造を明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
大腸菌を用いたタンパク質発現系から、3Dドメインスワッピングによる安定なミオグロビン2量体が得られる変異体を作製する。さらに、ヘムタンパク質であるヘモグロビン、銅タンパク質であるプラストシアニンなど、他の金属タンパク質の多量化について検討する。また、12量体であるフェリチン類タンパク質Dpsの多量化についても調査する。
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Research Products
(28 results)
