2012 Fiscal Year Annual Research Report
紫外共鳴ラマン分光法によるヘム蛋白質高次構造変化の検出と蛋白質機能制御機構の解明
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24350086
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
北川 禎三 兵庫県立大学, 大学院・生命理学研究科, 特任教授 (40029955)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小倉 尚志 兵庫県立大学, 大学院・生命理学研究科, 教授 (70183770)
長友 重紀 筑波大学, 数理物質系, 講師 (80373190)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 生物物理 / 蛋白質 / シグナル伝達 / 生体分子 / 分子認識 / 振動分光 / 共鳴ラマン散乱 |
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| Research Abstract |
ヒト脳にあって概日リズムを作るNPAS2と云う蛋白は、そのPAS-Aドメインにヘムを持つCOセンサー蛋白で、ヘム鉄にCOが結合すると転写活性が変化する事で機能を果たす。先に我々は、単離したPAS-Aドメインに対して、ヘムの軸配位子がHis119とcys170であると共鳴ラマン法で決めたが、そのドメインに本来繋がっているbHLHドメインが繋がると、軸配位子がHis119とcysl71に変わる事を見つけたので、その事に焦点を合わせて新たに報告した。02センサー蛋白である緑膿菌のHemATは、酸素に向かう走光性のシグナル伝達系にあるセンサー蛋白である。ヘム鉄のリガンド脱着と蛋白質の動きの関係を調べるために、全長の野生型及びY70F異性株HemAT及びセンサー部分だけの蛋白について、CO結合形の光解離後のダイナミクスを、時間分解紫外共鳴ラマン分光法を用いて調べた。Trp132(G-helix),Tyr70(B-helix),Phe137(G-helix)のラマンバンドの強度変化は、CO解離数百ナノ秒後に起こり始め、50マイクロ秒後に回復に向かった。これより、ヘムへのリガンドの脱着はB及びG-helixのコンフォメーション変化を通して作用部位に伝達されると結論した。ヒトヘモグロビンの3つのTrp残基それぞれの近紫外CD(円2色性)スペクトル及び紫外共鳴ラマンスペクトルを変異株との差スペクトル法で決め、それらのR→Tの4次構造変化によるスペクトル変化を決めた。α14及びβ15TrpはRでもTでも負のCDバンドを与えたが、β37TrpはRで正のCDを与えTではそれが弱くなった。共鳴ラマンスペクトルより、β37Trpの変化はTで水素結合が強くなるためである事がわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
ヘモグロビンの紫外共鳴ラマンについては3報の論文を国際誌に発表し、ガスセンサー蛋白のNPAS2やHemArについても国際誌に成果を発表した。シトクロム酸化酵素をはじめ、他の金属酵素による酸素活性化機構に関する共鳴ラマン分光の研究成果が数多く得られ、この点に関して当初計画以上に進展した。
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| Strategy for Future Research Activity |
NOセンサー蛋白の可溶性グアニレートシクラーゼ(sGC)及びそのモデル蛋白について詳しく調べると共に、ヒトヘモグロビンのFe-His結合を持たないcavity mutantについて、紫外共鳴ラマンでリガンド脱着によるサブユニット界面の構造変化を詳しく調べる。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
重水素化ラベルヘムを蛋白に再構成する実験が予定どおり進まなかったことにより、次年度使用額が発生した。次年度は、中国、吉林大学のYeubin Zhang博士がsGCのβ(#1-185)とβ(#1-385)及びsGCのβのモデルとなる、バクテリアのH-NOX蛋白を兵庫県立大学に持参し、その共鳴ラマンスペクトルを測定するという共同研究を進める。
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Research Products
(48 results)
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[Journal Article] A New series of bis(ene-1,2-dithiolato)tungsten(IV), -(V), -(VI) complexes as reaction centre models of tungsten enzymes : preparation, crystal structures and spec-troscopic properties2013
Author(s)
Hideki Sugimoto, Kohei Hatakeda, Kazuo Toyota, Susumu Tatemoto, Minoru Kubo, Takashi Ogura, and Shinobu Itoh
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Journal Title
Dalton Trans.
Volume: 42
Pages: 3059-3070
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Relationship between the Electron Density of the Heme Fe Atom and the Vibrational Frequencies of the Fe-bound Carbon Monoxide in Myoglobin2013
Author(s)
Ryu Nshimura, Tomokazu Shibata, Hulin Tai, Izumi Ishigami, Takashi Ogura, Satoshi Nagao, Takashi Matsuo, Shun Hirota, Kiyohiro Imai, Saburo Neya, Akihiro Suzuki, and Yasuhiko Yamamoto
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Journal Title
Inorganic Chemistry
Volume: 52
Pages: 3349-3355
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] [Fe^<IV>=O(TBC)(CH3CN)]^<2+> : Comparative Reactivity of Iron(IV)-Oxo Species with Constrained Equatorial Cyclam Ligation2012
Author(s)
Samuel A. Wilson, Junying Chen, Seungwoo Hong, Yong-Min Lee, Martin Clemancey, Ricardo Garcia-Serres, Takashi Nomura, Takashi Ogura, Jean-Marc Latour, Britt Hedman, Keith O. Hodgson, Wonwoo Nam, and Edward I. Solomon
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Journal Title
J. Am. Chem. Soc.
Volume: 134
Pages: 11791-11806
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Radical Localization in a Series of Symmetric NiII Complexes with Oxidized Salen Ligands2012
Author(s)
Linus Chiang, Amelie Kochem, Olivier Jarjayes, Tim J. Dunn, Herve Vezin, Miyuki Sakaguchi, Takashi Ogura, Maylis Orio, Yuichi Shimazaki, Fabrice Thomas, and Tim Storr
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Journal Title
Chem. Eur. J.
Volume: 18
Pages: 14117-14127
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Mechanistic Insights into Catalytic Oxidations of Organic Compounds by Ruthenium(IV)-Oxo Complexes with Pyridylamine Ligands2012
Author(s)
Shingo Ohzu, Tomoya Ishizuka, Yuichirou Hirai, Hua Jiang, Yoshihito Shiota, Shoya Takahashi, Kazunari Yoshizawa, Miyuki Sakaguchi, Takashi Ogura, Shunichi Fukuzumi, and Takahiko Kojima
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Journal Title
Chem. Sci..
Volume: 3
Pages: 3421-3431
DOI
Peer Reviewed
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