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高分解能のX線回折を示すチトクロム酸化酵素とチトクロムbc_1複合体の結晶の作成

研究課題

研究課題/領域番号 06453220
研究種目

一般研究(B)

配分区分補助金
研究分野 生物物理学
研究機関姫路工業大学

研究代表者

吉川 信也  姫路工業大学, 理学部, 教授 (40068119)

研究期間 (年度) 1994 – 1995
研究課題ステータス 完了 (1995年度)
配分額 *注記
7,100千円 (直接経費: 7,100千円)
1995年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
1994年度: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円)
キーワード膜タンパク質 / タンパク質結晶化 / チトクロム酸化酵素 / チトクロムbc_1複合体 / X線結晶構造解析 / 界面活性剤 / チトクロムbc1複合体 / 結晶化
研究概要

ウシ心筋チトクロム酸化酵素の結晶化条件に及ぼす界面活性剤の効果を詳細に検討し、デシルマルトシドで安定化した標品から酸化型で1.9Å分解能程度の反射を示す結晶が再現性は不十分であるが得られた。しかしながらこの界面活性剤のアルキル側鎖の炭素数が9でも10でも結晶成長は大きく異なり、X線回折能のはるかに低い結晶しか得られなかった。一方、糖部分の構造も結晶化条件に大きく影響し、マルトースからサッカロースに置換しただけで、微結晶さえ得られなくなった。つぎに、このデシルマルトシドで安定化した標品の結晶の種々の誘導体を作成した。アジ化物結合型とシアン化物結合型は完全酸化型酵素結晶をそれぞれの配位子を含む溶液に浸漬することによって調整した。一方、還元型と還元型-CO結合型は自動酸化性が極めて強いため、窒素気流中でも結晶をそれぞれの型に安定に保つことは不可能であった。しかしながら、母液中では結晶を完全に固定することは不可能であるので、還元剤を含む溶液と平衡化したSephadexゲルによってX線回折用のキャピラリー単結晶を固定した。さらに、嫌気性を完全にするため、単結晶の両側に微結晶の層を置いた。単結晶の酸化状態および配位子結合状態は還元剤のみをキャピラリーに満たしたときの単結晶の吸収スペクトルによって確認した。これら全ての誘導体の、2.8Å分解能以上のX線回折を確認した。一方、ドデシルシュウクロースによって安定化されたウシ心筋チトクロムbc_1複合体の、4℃で2.8Å分解能のX線回析能を示す結晶が得られた。しかし、ウシ心筋チトクロム酸化酵素と異なり、界面活性剤の構造は結晶化条件にあまり大きな影響を与えなかった。さらに、再現性が不十分であるため、精製条件について詳細に検討している。

報告書

(3件)
  • 1995 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1994 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (36件)

  • [文献書誌] M.Kawamoto: "New crystal forms and preliminary X-ray diffraction studies of mitochondrial cytochrome bc_1 complex from bovine heart." J.Mol.Biol.244. 238-241 (1994)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shinzawa-Itoh: "Effects of ethyleneglycol chain length of dodecyl polyethyleneglycol monoether on the crystallization of bovine heart cytochrome c oxidase." J.Mol.Biol.247. 572-575 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Tsukihara: "Structures of metal sites of oxidized bovine heart cytochrome c oxidase at 2.8Å." Science. 269. 1069-1074 (1995)

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  • [文献書誌] T.Tsukihara: "The whole structure of the 13 subunit oxidized bovine heart cytochrome c oxidase at 2.8Å." Science. 272. 1136-1144 (1996)

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  • [文献書誌] S.Yoshikawa: "Crystalstructure of fully oxidized bovine heart ccytochrome c oxidase at 2.8 A resolution: a review." Biochemistry(Moscow). 61. 1369-1376 (1996)

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  • [文献書誌] S.Murakami: "Crystals of bovine heart ubiquinol-cytochrome c reductase diffracting X-rays up to 2.8 A resolution at 3 C." Acta Cryst.D54. 146-147 (1998)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Hirota, T.Ogura, Shinzawa-Itoh, S.Yoshikawa, M.Nagai and T.Kitagawa: "Vibrational assignments of the FeCO unit of CO-bound heme proteins revisited : Observation of a new CO-isotope-sensitive Raman band assignable to the FeCO bending fundamental" J.Phys.Chem. 98. 6652-6660 (1994)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Kawamoto, T.Kubota, T.Matsunaga, K.Fukuyama, H.Matsubara, K.Shinzawa-Itoh and S.Yoshikawa: "New crystal forms and preliminary X-ray diffraction studies of mitochondrial cytochrome bcl complex from bovine heart" J.Mol.Biol. 244. 238-241 (1994)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Hirota, T.Ogura, E.H.Appelman, K.Shinzawa-Itoh, S.Yoshikawa and T.Kitagawa: "Observation of a new oxygenisotope-sensitive Raman band for oxyhemoproteins and its implications in heme pocket structure" J.Am.Chem.Soc.116. 10564-10570 (1994)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.A.Proshlyakov, T.Ogura, K.Shinzawa-Itoh, S.Yoshikawa, E.A.Appelman and T.Kitagawa: "Selective resonance Raman observation of the "607 nm" form generated in the reaction of oxidized cytochrome c oxidase with hydrogen peroxide" J.Biol.Chem. 269. 29385-29388 (1994)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Shinzawa-Itoh, H.Ueda, S.Yoshikawa, H.Aoyama, E.Yamashita and T.Tsukihara: "Effects of ethyleneglycol chainlength of dodecyl polyethyleneglycol monoether on the crystallization of bovine heart cytochrome c oxidase" J.Mol.Biol. 247. 572-575 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Tsukihara, H.Aoyama, E.Yamashita, T.Tomizaki, H.Yamaguchi, K.Shinzawa-Itoh, R.Nakashima, R.Yaono and S.Yoshikawa: "Structures of metal sites of oxidized bovine heart cytochrome c oxidase at 2.8A^^゚" Science. 269. 1069-1074 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yoshikawa, M.Mochizuki, X.-J.Zhao, and W.S.Caugkey: "Effects of overall oxidation sate on infrared spectra of heme a3 cyanide in bovine heart cytochrome c oxidase" J.Biol.Chem. 270. 4270-4279 (1995)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Tsukihara, K.Aoyama, E.Yamashita, T.Tomizaki, H.Yamaguchi, K.Shinzawa-Itoh, R.Nakashima, R.Yaono and S.Yoshikawa: "The whole structure of the 13 subunit oxidized bovine heart cytochrome c oxidase at 2.8A^^゚" Science. 272. 1136-1144 (1966)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] D.A.Proshlyakov, T.Ogura, K.Shinzawa-Itoh, S.Yoshikawa and T.Kitagawa: "Resonance Raman/absorption characterization of the oxo intermediates of cytochrome c oxidase generated in its reaction with hydrogen peroxide : pH and H202 concentration dependence" Biochemistry. 35. 8580-8586 (1996)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Hirota, T.Ogura, K.Shinzawa-Itoh, S.Yoshikawa, and T.Kitagawa: "Observation of multiple CN-isotope-sensitive Raman bands for CN-adducts of hemoglobin, myoglobin, and cytochrome c oxidase : evidence for vibrational coupling berween the Fe-C-N bending and porphyrin in-plane modes" J.Phys.Chem.37. 15274-15279 (1996)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Ogura, S.Hirota, D.A.Proshlyakov, K.Shinzawa-Itoh, S.Yoshikawa and T.Kitagawa: "Time resolved resonance Reman evidence for tight coupling between electron transfer and proton pumping of cytochrome c oxidase upon the change from the Fe^V oxidation level to the Fe^<IV> oxidation level" J.Am.Chem.Soc. 118. 5443-5449 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yoshikawa, T.Tsukihara and K.Shinzawa-Itoh: "Crystalstructure of fully oxidized bovine heart ccytochrome c oxidase at 2.8 Aresolution : a review" Biochemistry (Moscow). 1369-1376 (1996)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yoshikawa: "Beef heat cytochrome c oxidase" Curr.Opin.Struct.Biol.7. 574-579 (1997)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Murakami, K.Shinzawa-Itoh, S.Yoshikawa: "Crystals of bovine heart ubiquinol-cytochrome c reductase diffracting X-rays upto 2.8 A resolution at 3 C" Acta Cryst.Ser. D54. 146-147 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] E.Yamashita, H.Yamaguchi, T.Tomizaki, H.Aoyama, T.Tsukihara, K.Shinzawa-Itoh, R.Nakashima, R.Yaono and S.Yoshikawa: "Crystal structure analysis of bovine heart cytochrome c oxidase at 2.8 A resolution" Acta Cryst.Ser.D. in press. (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yoshikawa, K.Shinzawa-Itoh, R.Nakashima, R,Yaono, E.Yamashita, N.Inoue, M.Yao, M.J.Fei, C.Peters Libeu, T.Mizushima, H.Yamaguchi, T.Tomizaki and T.Tsukihara: "Redox coupled crystal structural changes in bovine heart cytochrome c oxidase" Science. submitted. (1998)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yoshikawa, K.Shinzawa-Itoh and T.Tsukihara: Crystal structure and reaction mechanism of bovine heart cytochrome c oxidase, in Oxygen Homeostasis and Its Dynamics, Keio University Symposia for Life Science and Medicine (Y.Ishimura, H.Shimada and M.Suematsu eds.). Springer-Verlag, Tokyo, 13-23 (1998)

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    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Kitagawa, T.Ogura, S.Hirota, D.A.Proshlyakov, J.Matysik, E.H.Appelman, K.Shinzawa-Itoh and S.Yoshikawa: Time-resolved resonance Raman study of dioxygen reduction by cytochrome c oxidase, in Oxygen Homeostasis and Its Dynamics, Keio University Symposia for Life Science and Medicine (Y.Ishimura, H.Shimada and M.Suematsu eds.). Springer-Verlag, Tokyo, 57-71 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Tsukihara,et al.: "The whole structure of the 13 subunit oxidized bovine heart cytochrome c oxidase at 2.8 Å。" Science. in press。 (1996)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] D.A.Proshlyakov.et al.: "Microcirculating system for simultaneous determination of Raman and absorption spectra of enzymatic reaction intermediates and its application to the reaction" Biochemistry. 35. 76-82 (1996)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] T.Tsukihara,et al.: "Structures of metal sites of oxidized bovine heart cytochrome c oxidase at 2.8 Å." Science. 269. 1069-1074 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] S.Yoshikawa,et al.: "Effects of overall oxidation state on infrared spectra of Heme a3 cyanide in bovine heart cytochrome c oxidase." J.Biol.Chem.270. 4270-4279 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] K.Shinzawa-Itoh,et al.: "Effects of ethyleneglycol chain length of dodecyl polyethyleneglycol monoether on the srystallization of bovine heart cytochrome c oxidase." J.Mol.Biol.247. 572-575 (1995)

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      1995 実績報告書
  • [文献書誌] M.Kawamoto,et al.: "New crystal forms and preliminary X-ray difffraction studies of mitochondrial bc1 complex from bovine heart." J.Mol.Biol.244. 238-241 (1994)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] S.Yoshikawa: "Effects of overall oxidatio state on infrared spectra of Heme a_3 cyanide in bovine heart cytochrome c oxidase" J.Biol.Chem.270. 4270-4279 (1995)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] K.Shinzawa-Itoh: "Effects of ethy leneglycol chain length of dodecyl polyethyleneglycol monoether on the crystallization of bovine heart cytochrome c oxidase" J.Mol.Biol.246. 572-575 (1995)

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      1994 実績報告書
  • [文献書誌] D.A.Proshlyakov: "Selective resonance Raman observation of the “607 nm"form generated in the reaction of oxidized cytochrome c oxidase with hydrogen peroxide" J.Biol.Chem.269. 29385-29388 (1994)

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      1994 実績報告書
  • [文献書誌] S.Hirota: "Observation of a new oxygen-isotope-sensitive Raman band for oxyhemoproteins and its implications in heme pocket structure" J.Am.Chem.Soc.116. 10564-10570 (1994)

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      1994 実績報告書
  • [文献書誌] M.Kawamoto: "New crystal forms and preliminary X-ray deffraction studies of mitochondrial cytochrome bc_1 complex from bovine heart" J.Mol.Biol.244. 238-241 (1994)

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  • [文献書誌] S.Hirota: "Vibrational assignments of the FeCO unit of CO-bound heme proteins revisited:observation of a new CO-isotope-sensitive raman band assignable to the FeCO bending fundamental" J.Phys.Chem.98. 6652-6660 (1994)

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      1994 実績報告書

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公開日: 1994-04-01   更新日: 2016-04-21  

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