1989 Fiscal Year Annual Research Report
金属イオン検出のためのエクオリンの遺伝子工学的修飾
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63880020
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| Research Institution | Osaka Bioscience Institute |
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Principal Investigator |
辻 フレデリック・一朗 (財)大阪バイオサイエンス研究所, 第2研究部, 部長 (80201755)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
トンプソン エリック・M (財)大阪バイオサイエンス研究所, 第2研究部, STAフェロー (90203661)
長野 晃三 東京大学, 薬学部, 助教授 (30012636)
早石 修 (財)大阪バイオサイエンス研究所, 所長 (40025507)
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| Keywords | エクオリン / カルシウム結合蛋白質 / 金属イオン / 分子モデリング / 二次構造予測 / 三次元構造予測 / グラフィックス・ソフトウェア |
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| Research Abstract |
エクオリンはカルモデュリンによく似たカルシウム結合部位を有する発光蛋白質で、吸光度測定によってカルシウムの定量を行うことができるが、遺伝子工学的修飾により他の金属イオンに選択性のある蛋白質を得る目的で研究が進められてきた。カルシウムが存在していない状態では発光物質であるセレンテラジンと酸素分子を結合した安定な構造をとっているが、カルシウムを結合すると三次元的な構造変化を起してセレンテラジンが酸化反応を受け、分解してセレンテラマイドと炭酸ガスを生ずる際に発光する。従って、カルシウム非存在下におけるエクオリンの三次元構造を知ることが大変重要であるが、X線結晶解析を行うと同時に、三次元構造予測が不可欠である。昨年度に報告した実験事実の他に、ヒスチジンやトリプトファン残基を、例えばフェニルアラニン残基に置換したことによって発光能が失われるとか、又は著しく低下すること、エクオリンの二次構造予測では逆平行β構造を多く含むことになる等の知見に基づいて、HGS蛋白質核酸用精密分子模型で予測三次元構造を組立て、3SPACE digitizerを用いて原子座標を測定し、AMBERプログラムによって原子座標の合理化を行った後、グラフィックス・ソフトウェアINSIGHTによって表示して反応機構を説明し、San Diegoにおける第11回米国ペプチドシンポジウムで発表した。全体で189個のアミノ酸から成るエクオリンのどのアミノ酸残基を修飾すると活性に影響するかを実験的に調べるに際して、有意義な結果を得る確率を高めるためにその三次元分子構造を参考にして、修飾しようとするアミノ酸残基が分子の内側にあるか外側にあるかとか、反応部位からの距離が近いか遠いか等を判断することが重要である。それによって適当なアミノ酸残基を選び修飾を行うことにより、興味ある性質を有する蛋白質が得られることが期待される。
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[Publications] Kouichi Kurose: "Bioluminescence of the Ca^<2+>-binding photoprotein after cysteine modification" Proc.Nat1.Acad.Sci.USA. 86. 80-84 (1989)
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[Publications] Satoshi Inouye: "Overexpression and Purification of the Recombinant Ca^<2+>-Binding Protein,Apoaequorin" J.Biochem.105. 473-477 (1989)
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[Publications] Kozo Nagano: "Prediction of Packing of Secondary Structure 467ー548 Prediction of Protein Structure and the Principles of Protein Conformation" Plenum Publishing Corporation, 798 (1989)
