タンパク質を構成するモジュールの構造と機能

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63480515
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 郷 通子 九州大学, 理学部, 助手 (70037290)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柳川 弘志 三菱化成生命科学研究所, 主任研究員
• Keywords: タンパク質 / モジュール / バルネース / リボヌクレアーゼ / ペプチド合成 / タンパク質の進化 / モジュールのコンフォメーション / ドメイン

Research Abstract

モジュールはタンパク質中で、一次構造上連続でありコンパクトなセグメント(平均長は20残基前後)である。球状タンパク質がモジュールを組み合わせて構築されている事実を、代表者らは明らかにし、さらにモジュールの境界が、遺伝子のイントロンの位置と、よく対応する事実を示してきた。モジュールはタンパク質を構成する基本となるポリペプチドであり、生物進化の初期の段階で重要な素材であったと考えられる。タンパク質デザインの原理を明らかにすることを目的に、モジュールの構造安定性とその空間構成を明らかにするための本研究を開始した。本年度は微生物由来のリボヌクレアーゼであるBarnaseを研究の対象とした。モジュール構造の同定、及びモジュール内、モジュール間での残基間相互作用の解析を行った。BarnaseはX線結晶解析による原子座標から、少なくとも6コのモジュールに分解できた。これらのモジュールのコンパクトネスと、空間的な相互配置を視覚的に把握することは,モジュール合成及びモジュールを組み合わせて、構造の安定性と機能発現の実験的研究を進める上で不可欠である。3次元グラフィックス上にモジュールの空間的配置を表示し、各モジュールが、タンパク質を構築する部品として果す役割を検討し、疎水性相互作用がモジュール内で強く働いている事実を明らかにすることできた。これらの理論的解析に基づいて、各モジュール(M1〜M6)の合成を行い、予定通り完了した。合成されたモジュールの構造の安定性の研究を、CDの測定により行った。合成されたモジュールの中に、α-ヘリックスが安定に形成されているモジュールが存在することが明らかになった。この事実は、短いペプチドが、安定な2次構造を形成する数少ないケースとして興味ある結果であるだけでなく、モジュールが単独でも、水溶液中で安定な立体構造を持つことを、最初に示す実験である。

Research Products

• [Publications] Mitiko Go.: Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology. 52. 915-924 (1987)
• [Publications] Y.Takagi.: J.Biochem.104. 801-806 (1988)
• [Publications] Hiroshi Yanagawa.: Origins of Life. 18. 179-207 (1988)
• [Publications] Hiroshi Yanagawa.: Chem.Lett.269-272 (1988)
• [Publications] Hiroshi Yanagawa.: Chem.Lett.403-406 (1989)
• [Publications] Hiroshi Yanagawa.: J.Am.Chem.Soc.(1989)
• [Publications] Hiroshi Yanagawa.: Nucleic Acids Res.,Symp.Ser.No.19. 189-192 (1988)
• [Publications] H.Furuta.: Nucleic Acids Res.,Symp.Ser.No.20. 87-88 (1989)
• [Publications] 日本物理学会 編 郷通子: "生物物理のフロンティア-蛋白質/筋収縮/脳・神経-(分担執筆:蛋白質の進化と立体構造)" 培風館,
• [Publications] Mitiko Go: "Computer-Assisted Modeling of Receptor-Ligand Interactions:Theoretical Aspects and Applications to Drug Design "Assorted Modules in Protein Architecture"" Alan R.Liss,inc., 27-37 (1989)
• [Publications] 柳川弘志: "RNAワールド" 海鳴社, 1-160 (1988)