Effect of imidazole compounds on the function of myosin

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K14563
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 早川 徹 北海道大学, 農学研究院, 助教 (20705173)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ミオシン / イミダゾールジペプチド / 溶解度 / アミノ酸

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、イミダゾール化合物の骨格筋タンパク質への作用について明らかにすることを目的とし、ヒスチジンによるミオシンの水溶化現象をモデルとして、ヒスチジンとミオシンとの相互作用の確認および相互作用によるミオシンの構造変化を確認する。ミオシンは高塩濃度溶液にのみ溶解するとされていたが、ヒスチジンを含む低塩濃度条件下において溶解することが明らかとなっており、その機序の解明を目指した。
前年度までに、ヒスチジン存在下で水溶化したミオシンにおいて尾部領域に構造変化は認められなかったものの、大腸菌によって発現させたミオシン尾部領域を模したフラグメントを用いた検討では、一部のフラグメントにおいて表面電荷に変化が生じていることをゼータ電位の測定によって示した。
そこで当該年度では、フラグメントのヒスチジン存在下における溶解性について検討したところ、使用したすべてのフラグメントにおいて、ミオシンの共存下で溶解度が低下し、フラグメントがヒスチジンと相互作用していることが示された。特にアミノ酸は入れてう1813-1868と同じ配列を持つフラグメントにおいては溶解度低下の程度が大きく、ヒスチジンとの親和性が高いことが示唆された。また、ミオシン尾部領域を構成する個々のアミノ酸におけるヒスチジンとの親和性について移送自由エネルギーを測定することで検証した。その結果、ヒスチジンは塩基性アミノ酸との親和性が高く、タンパク質においても塩基性アミノ酸残基と相互作用している可能性が考えられた。
以上の結果から、ミオシンのヒスチジン存在下における水溶化現象は、ミオシンC末端領域における塩基性アミノ酸残基がヒスチジンと相互作用し、その領域の表面電荷が変化することによって、ミオシン分子間の相互作用に影響を及ぼすことで生じるものと推察された。しかし、ミオシンとヒスチジンとの相互作用について詳細は明らかにできなかった。