2013 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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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
北川 禎三 兵庫県立大学, 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, 生命理学研究科, 教授 (70183770)
長友 重紀 筑波大学, 数理物質科学研究科(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。Trp残基のCDについてより深く調べるために、そのモデル化合物であるインドールC３誘導体について、近紫外CDと紫外共鳴ラマンスペクトルを詳しく調べて、J. Phys. Chem.に発表した．C3にアルキル基を付けたものは、共鳴ラマンスペクトルはTrpと同じであるが、CDは観測されなかった．C3にアミノ酸のCαを結合させた時のみCDが観測されたが、紫外共鳴ラマンスペクトルは変わらなかった．アミノ酸のCαに結合するカルボン酸をエステルにしてもCDは変わらないが、アミノ基をアセチル化するとCDが変わった．この実験より、TrpのCDはC3へのσ結合を通して起こることがわかった。NOセンサー蛋白である、ウシ肺のグアニレートシクラーゼ(sGC)の共鳴ラマンスペクトルを観測したが、それを説明するために、そのヘム結合部位のモデルとなる、バクテリアのH-NOX蛋白の共鳴ラマンスペクトルを観測した．sGCとH-NOXのラマンの類似性が確立したので、次年度はその蛋白に同位体ラベルしたヘムを挿入し、振動スペクトルの帰属を確立して、sGCのラマンスペクトルを解析する。そのためにH-NOXを大腸菌でリコンビナント蛋白として作らせるシステムを用意し、それでH-NOXを作って共鳴ラマンスペクトルを測定する。
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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
トリプトファン残基の近紫外円二色性（CD）と紫外共鳴ラマンスペクトルの関係を詳しく調べ、J. Phys. Chem.に発表した．ガスセンサー蛋白のsGCのラマンスペクトルの解析のために、そのヘム結合部位モデルとなるH-NOX蛋白の発現系を大腸菌に準備して
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、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であるバクテリアのH-NOXの共鳴ラマンスペクトルを調べる．そのH-NOX蛋白に同位体ラベルへムを挿入出来るシステムを作り、ラマンバンドの帰属を確立する．実際的には、中国、吉林大学のXu, HaoranがsGCのβのモデルとなる、バクテリアのH-NOX蛋白の発現に成功し、それを兵庫県立大学に持参して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ために、旅費を多めに確保した。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
中国の吉林大学の共同研究者が２５年度途中で他の大学に昇進し、吉林大学で新しく共同研究者を選んで、仕事を引き継いだが、相当に遅れ、3回来日するところが１回になったため。
昨年度１度しか来学できなかった、吉林大学のXu,Haoranを、本年は２度に渡って招聘し、共同研究を進める．７月と９月に招聘予定．
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[Journal Article] Highly Reactive Nonheme Iron(III)-Iodosylarene Complexes in Alkane Hydroxylation and Sulfoxidation Reactions2014
Author(s)
S. Hong, B. Wang, M. S. Seo, Y. M. Lee, M. J. Kim, H. Kim, T. Ogura, R. Garcia-Serres, M. Clemancey, J. M. Latour, W. Nam
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Journal Title
Angewant Chemie Intl. Edi.
Volume: 53
Pages: 6388-6392
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Electronic control of discrimination between O2 and CO in myoglobin lacking the distal histidine residue2014
Author(s)
Ryu Nishimura, Tomokazu Shibata, Izumi Ishigami, Takashi Ogura, Hulin Tai, Satoshi Nagao, Takashi Matsuo, Shun Hirota, Osami Shoji, Yoshihito Watanabe, Kiyohiro Imai, Saburo Neya, Akihiro Suzuki, and Yasuhiko Yamamoto
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Journal Title
Inorganic Chemistry
Volume: 53
Pages: 1091-1099
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Roles of carboxylate donors in O-O bond scission of peroxodi-iron(iii) to high-spin oxodi-iron(iv) with a new carboxylate-containing dinucleating ligand.2014
Author(s)
Masahito Kodera, Tomokazu Tsuji, Tomohiro Yasunaga, Yuka Kawahara, Tomoya Hirano, Yutaka Hitomi, Takashi Nomura, Takashi Ogura, Yoshio Kobayashi, P. K. Sajith, Yoshihito Shiota, and Kazunari Yoshizawa
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Journal Title
Chemical Science
Volume: 5
Pages: 2282
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Effective pumping proton collection facilitated by a copper site (CuB) of bovine heart cytochrome c oxidase, revealed by a newly developed time-resolved infrared system2013
Author(s)
Minoru Kubo, Satoru Nakashima, Satoru Yamaguchi, Takashi Ogura, Masao Mochizuki, Jiyoung Kang, Masaru Tateno, Kyoko Shinzawa-Itoh, Koji Kato, and Shinya Yoshikawa
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Journal Title
J. Biological Chemistry
Volume: 288
Pages: 30259-30269
DOI
Peer Reviewed
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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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[Presentation] High-resolution femtosecond crystallography at SACLA, a challenge of reducing the X-ray radiation damage on super molecular assemblies2013
Author(s)
Hideo Ago, Kunio Hirata, Go Ueno, Hironori Murakami, Takehiko Tosha, Tamao Hisano, Minoru Kubo, Hiroshi Sugimoto, Yoshitsugu Shiro, Masaki Yamamoto, Eiki Yamashita, Jian-Ren Shen, Kyoko Shinzawa-Ito, Koji Kato, Miki Hatanaka, Shuhei Takemura, Naomine Yano, Takashi Ogura, Shinya Yoshikawa, and Tomitake Tsukihara
Organizer
11th International Conference on Biology and Synchrotron Radiation (BSR)
Place of Presentation
Grand Elysee Hotel Hamburg, Germany
Year and Date
20130908-20130911
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[Presentation] Real time observation of water-channel closure controlled by CuB in bovine cytochrome c oxidase using a novel high-sensitivity infrared system2013
Author(s)
Minoru Kubo, Satoru Nakashima, Satoru Yamaguchi, Takashi Ogura, Masao Mochizuki, Jiyoung Kang, Masaru Tateno, Kyoko Shinzawa-Itoh, Koji Kato, and Shinya Yoshikawa
Organizer
International Conference on BioInorganic Chemistry ICBIC-16
Place of Presentation
Grenoble, France
Year and Date
20130722-20130726
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[Presentation] Mechanism for ligand discrimination in myoglobin2013
Author(s)
Yasuhiko Yamamoto, Ryu Nishimura, Tomokazu Shibata, Hulin Tai, Izumi Ishigami, Takashi Ogura, Satoshi Nagao, Takashi Matsuo, Shun Hirota, Kiyohiro Imai, Saburo Neya, and Akihiro Suzuki
Organizer
International Conference on BioInorganic Chemistry ICBIC-16
Place of Presentation
Grenoble, France
Year and Date
20130722-20130726
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