時間分解紫外共鳴ラマン分光法によるガスセンサーヘム蛋白の情報検出・伝達の構造化学的研究

• Project/Area Number: 04F04382
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Living organism molecular science
• Research Institution: National Institutes of Natural Sciences Okazaki Research Facilities
• Principal Investigator: 北川 禎三 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設), 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 教授
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): EL-MASHTOLY Samir 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設), 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2005: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: ガスセンサー蛋白 / 紫外共鳴ラマン / DOS蛋白 / O_2センサー蛋白 / ヘム蛋白質 / 共鳴ラマン

Research Abstract

O_2、CO、NO等の気体分子を検出してそれを機能部位に伝達し生理機能を発揮する事は、生物が環境に即応して生きていくうえで非常に重要な事であるが、蛋白質による情報検出及び伝達の分子機構はよく分からず、現在のトップテーマとなっている。本研究では、それを紫外共鳴ラマン法で蛋白質の分子振動を観測して解明する事を目的とする。材料としては、大腸菌にあってO_2センサーとして働くDos蛋白を取り上げた。そのセンサードメインの遺伝子を東北大多元研の清水透教授からいただき、それを大腸菌で発現させた。培養した大腸菌よりDos蛋白を単離・精製する方法を東北大学に出向いて習い受け、一人で全実験をできるようになった。精製したDos蛋白の酸化形、還元形、CO結合形の244及び229nmの励起の共鳴ラマンスペクトルを高いシグナル/ノイズ比で得る事に成功した。トリプトファンとチロシンのラマンバンドが観測された。センサードメインには53番と110番に2つのトリプトファンがあり、53番をフェニルアラニンに置換したW53F及び110番をイソロイシンに置換したW110Iミュータントを部位特異的アミノ酸置換法で遺伝子工学的につくり出した。酸化形と還元形のネイティブ分子の差スペクトルは、W110Iでは再現されたがW53Fでは再現されず、差ピークは無かった。この事はヘム鉄の酸化により53番トリプトファンが構造変化を示す事が明らかとなった。今回はDos蛋白のセンサードメインのみを調べたが、次のステップでは全長のDos蛋白質を発現させ、それに同種の実験でヘム鉄の酸化還元による蛋白部分の構造変化を紫外共鳴ラマン法で調べていく予定である。実験は順調に進み、2報の論文を書き終わっている。