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耐熱性ヘムタンパク質の構造安定化に寄与する疎水性コアの構造とダイナミクスの解析

研究課題

研究課題/領域番号 13031005
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
研究機関筑波大学

研究代表者

山本 泰彦  筑波大学, 化学系, 教授 (00191453)

研究期間 (年度) 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2001年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
キーワード熱安定性タンパク質 / ヘムタンパク質 / 電子伝達タンパク質 / NMR / 電気化学測定 / 常磁性錯体 / 酸化還元電位 / 人工変異体
研究概要

好熱性水素細菌(Hydrogenobacter thermophilus)がもつ電子伝達タンパク質チトクロームc_<552>(HT)は分子量約8000、アミノ酸残基80からなる比較的小さな球状タンパク質である。活性部位にヘム(鉄-ポルフィリン錯体)をもち、ヘム鉄の酸化数の変化(還元型(Fe^<II>)、酸化型(Fe^<III>))により電子の授受を行う。HTは非常に熱安定性が高く、100℃でも変性しない。一方、緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa)由来のチトクロームc_<551>(PA)の一次構造はHTと高い相同性(56%)をもつにもかかわらず、熱変性温度はHTに比べて約40℃も低い。また、PAの5個のアミノ酸残基をHTで対応するアミノ酸残基に置換した変異体(F7A/V13M/F34Y/E43Y/V781)は、HTに相当するほど熱安定性が高いことがわかっている。本研究ではNMRおよび可視吸収スペクトルの解析により得られる構造化学的因子や電気化学測定により求められるヘム鉄の酸化還元電位の温度依存性を幅広い温度範囲(5℃-95℃)で解析することにより、これらヘムタンパク質の活性部位の分子構造と機能を熱安定性の発現および機能調節の分子機構の解明という観点から詳細に比較した。その結果、ヘム鉄と軸配位子との配位結合の強度がタンパク質の疎水性コアの構造とダイナミクスに依存すること、ヘム錯体の安定性がヘムタンパク質の熱安定性と密接な関係があることなどを明らかにした。したがって、生体高分子の疎水性コアの構造を制御することにより分子の安定性と機能をそれぞれ独立的に調節することが可能であるということを発見したという点から、本研究は分子設計に利用可能な新規な原理を提唱したことになる。

報告書

(1件)
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (5件)

  • [文献書誌] Yasuhiko Yamamoto: "NMR Study of Internal Hydrogen Bonds in Metalloproteins"Annual Reports on NMR Spectroscopy. 45. 189-248 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Yasuhiko Yamamoto: "^1H NMR Study of the Effect of Heme Insertion on the Folding of Apomyoglobin"Journal of Molecular Structure. 602-603. 133-144 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Yasuhiko Yamamoto: "^1H NMR Detection of a Long-Range Structural Coupling between Heme Active Site and EF-H Interface in Myoglobin"Proceedings of 14^<th> Conference of the International Society of Magnetic Resonance. 259 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Yueki Hirai: "^<19>F NMR Study of Reconstituted Myoglobin and Hemoglobin"Journal of Inorganic Biochemistry. 86. 262 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Hitomi Matsuo: "^1H NMR Study of Internal Hydrogen Bonds in Metalloproteins"Proceedings of 4^<th> International Conference on Biological Physics. 105 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2018-03-28  

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