気体分子センサータンパク質の構造機能解析とそのバイオ素子への応用

Research Project

Project/Area Number	14655304
Research Category	Grant-in-Aid for Exploratory Research
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	生物・生体工学
Research Institution	Okazaki National Research Institutes
Principal Investigator	青野重利岡崎国立共同研究機構, 統合バイオサイエンスセンター, 教授 (60183729)
Project Period (FY)	2002 – 2003
Project Status	Completed (Fiscal Year 2003)
Budget Amount *help	¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000) Fiscal Year 2003: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000) Fiscal Year 2002: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
Keywords	センサータンパク質 / 一酸化炭素センサータンパク質 / ヘムタンパク質 / 酸素センサータンパク質
Research Abstract	本研究では、気体分子センサータンパク質のなかでも特に、一酸化炭素センサータンパク質CooA、および酸素センサータンパク質HemATを研究対象とし、これらの気体分子センサータンパク質の構造と機能の解明、および、それらを利用したバイオ素子開発を目的として研究を行った。HemATによる酸素センシングにおいては、5配位構造の還元型ヘムの空配位座に酸素分子が結合することにより、酸素がセンシングされることを明らかにした。ヘムに配位した酸素分子には、遠位側ヘムポケットに存在するアミノ酸残基が水素結合していると考えられる。部位特異的変異導入法により調製した各種変異型HemATの性質を検討した結果、Tyr70およびThr95の二つのアミノ酸残基がヘム鉄に配位した酸素との間で水素結合を形成しているものと考えられる。Tyr70あるいはThr95のいずれかに変異を導入した変異体では、野生型と比べて酸素親和性、自動酸化反応速度などに違いが観測された。 CooAによるCOセンシングにおいては、配位飽和な6配位構造を有している還元型ヘムの軸配位子となっているPro2とCOとの間で軸配位子交換反応が進行し、その結果誘起される分子構造変化が、CooAの機能発現のキーステップとなっていることが分かった。このように、同じヘムを活性中心としているにもかかわらず、HemATとCooAでは気体分子センシングの分子機構が大きく異なっていることが分かった。