ゲンジボタル・ルシフェラーゼ反応中間体アナログ複合体のX線結晶構造解析

• 研究課題/領域番号: 12045269
• 研究種目: 特定領域研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 理化学研究所
• 研究代表者: 加藤 博章 理化学研究所, 速度論的結晶学研究チーム, チームリーダー(研究職) (90204487)
• 研究分担者: 中津 亨 理化学研究所, 速度論的結晶学研究チーム, 連携研究員 (50293949)
• 研究期間 (年度): 2000
• 研究課題ステータス: 完了 (2000年度)
• 配分額: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円); 2000年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
• キーワード: ルシフェラーゼ / ルシフェリン / ホタル / 生物発光 / SPring-8 / X線結晶構造解析 / 反応中間体アナログ / 酵素阻害剤

研究概要

本計画の目標は、ルシフェラーゼと反応中間体アナログ、アデニル化デヒドロルシフェリンとの複合体のX線結晶構造解析を行い、アデニル化ルシフェリンの結合様式の構造的な基盤を明らかにすることにある。そして、その結果に基づいて、さらに次の反応段階を捉えるための鍵となる新たな中間体アナログのデザインを行おうとするものである。そこで、デヒドロルシフェリンとATPをルシフェラーゼと混合して反応させた後、沈殿剤を加えて結晶化を行ったところ、ポリエチレングリコールを沈殿剤として良質の結晶を得ることができた。そこで、SPring-8のシンクロトロン放射光をX線源としてX線結晶解析を行ったところ、1.7Å分解能のX線回折強度データの収集に成功した。得られたデータとすでに解析したルシフェラーゼ-ATP複合体の立体構造モデルを初期構造として、分子置換法による構造解析を行ったところ、有意な解を見つけることができた。現在、構造モデルの精密化を行っている。デヒドロルシフェリンの結合部位は、ATPのαリン酸残基結合位置の近傍にある洞穴状のくぼみの中にあり、結合部位を構成しているアミノ酸残基は、疎水性の側鎖を有するものがほとんどであった。このことは、従来分光学的な実験から予想されてきたルシフェリン結合部位の特徴と良く一致している。しかし、ATP部分の電子密度が鮮明なことと比較してデヒドロルシフェリン部分の電子密度はぼやけており、結合したデヒドロルシフェリンは動きやすいことが示唆された。