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蛋白質の構造と機能を司る弱い相互作用

研究課題

研究課題/領域番号 17570133
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生物物理学
研究機関京都大学 (2006)
奈良先端科学技術大学院大学 (2005)

研究代表者

今元 泰  京都大学, 大学院理学研究科, 助教授 (80263200)

研究分担者 片岡 幹雄  奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 教授 (30150254)
上久保 裕生  奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教授 (20311128)
山崎 洋一  奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教授 (40332770)
研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2006年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2005年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
キーワードCH…π相互作用(2)(3)(5)(6)(8) / CH…0相互作用 / PYP / 光受容蛋白質 / 光反応サイクル / 疎水相互作用 / 水素結合 / 構造変化 / CH…π相互作用 / CH…O相互作用 / π…π相互作用 / 疎水的相互作用 / 光反応
研究概要

近年、CH…0、CH…π相互作用(水素結合)と呼ばれる「弱い」相互作用が注目されている。これらの相互作用は、従来よく知られているOH…0、NH…0水素結合の数分の1程度の強度しかなく、蛋白質内での重要性が議論されることはほとんど無かった。本研究では、Photoactive yellow protein(PYP)をモデル蛋白質として、これらの「弱い」相互作用が蛋白質内部でどのような役割を担っているのかを検討した。変異体を用いた解析から、PYPの6位には芳香環、123位にはアルキル鎖がないと安定性や光反応サイクルの速度が大きく低下することがわかった。この効果はOH…0水素結合の改変よりもはるかに大きく、PYPにはPhe6とLys123の間のCH…π相互作用が重要であると考えられた。また、PYPの光による構造変化は、Glu46まわりの疎水環境が壊れることがトリガーになると考えられているが、46位のカルボン酸のC=0とGly29のCαとのCH…0相互作用が、この部位の疎水パッキングに重要なことが示された。さらに、発色団の芳香環は、まわりのフェニルアラニンの芳香環とT字型の配置になっており、これらの間のCH…π相互作用がPYPの安定性や光反応サイクルに重要であることが示唆された。以上のことから、蛋白質の構造や機能を理解するためには、OH…0、NH…0水素結合だけでなく、CH…0、CH…π相互作用のような弱い相互作用も考慮する必要があることが示された。

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (17件)

  • [雑誌論文] Structure and photoreaction of photoactive yellow protein, a structural prototype of the PAS domain superfamily2007

    • 著者名/発表者名
      Imamoto, Y., Kataoka, M.
    • 雑誌名

      Photochem. Photobiol. 83

      ページ: 40-49

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Time-resolved thermodynamics : Heat capacity change of transient species during photoreaction of PYP2006

    • 著者名/発表者名
      Khan, J.S., Imamoto, Y., Kataoka, M., Tokunaga, F., Terazima, M.
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc. 128 (3)

      ページ: 1002-1008

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] pH-dependent equilibrium between long lived near-UV intermediates of photoactive yellow protein2006

    • 著者名/発表者名
      Shimizu, N., Imamoto, Y., Harigai, M., Kamikubo, H., Yamazaki, Y., Kataoka, M.
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem. 281 (7)

      ページ: 4318-4325

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The crystal structure of the R52Q mutant demonstrates a role for R52 in chromophore pKa regulation in photoactive yellow protein2006

    • 著者名/発表者名
      Shimizu, N., Kamikubo, H., Yamazaki, Y., Imamoto, Y., Kataoka, M.
    • 雑誌名

      Biochemistry 45 (11)

      ページ: 3542-3547

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Conformational changes of PYP monitored by diffusion coefficient : Effect of N-terminal α-helices2006

    • 著者名/発表者名
      Khan, J.S., Imamoto, Y., Harigai, M., Kataoka, M., Terazima, M.
    • 雑誌名

      Biophys. J. 90 (10)

      ページ: 3686-3693

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A single CH/π weak hydrogen bond governs stability and the photocycle of the photoactive yellow protein.2006

    • 著者名/発表者名
      Harigai, M., Kataoka, M., Imamoto, Y.
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc. 128 (33)

      ページ: 10646-10647

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A single CH/π weak hydrogen bond governs stability and the photocycle of the photoactive yellow protein2006

    • 著者名/発表者名
      Harigai, M., Kataoka, M., Imamoto, Y.
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc. 128 (33)

      ページ: 10646-10647

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Conformational changes of PYP monitored by diffusion coefficient : Effect of N-terminal alfa-helices2006

    • 著者名/発表者名
      Khan, J.S., Imamoto, Y., Harigai, M., Kataoka, M., Terazima, M.
    • 雑誌名

      Biophys. J. 90

      ページ: 3686-3693

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A single CH/pi weak hydrogen bond governs stability and the photocycle of the photoactive yellow protein2006

    • 著者名/発表者名
      Harigai, M., Kataoka, M., Imamoto, Y.
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc. 128

      ページ: 10646-10647

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Role of arginine 52 on the primary photoinduced events in the PYP photocycle.2006

    • 著者名/発表者名
      Changenet-Barret, P. et al.
    • 雑誌名

      Chem. Phys. Lett. 434

      ページ: 320-325

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Time-resolved thermodynamics : Heat capacity change of transient species during photoreaction of PYP2006

    • 著者名/発表者名
      Khan, J.S.et al.
    • 雑誌名

      J.Am.Chem.Soc. 128(3)

      ページ: 1002-1008

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] pH-dependent equilibrium between long lived near-UV intermediates of photoactive yellow protein2006

    • 著者名/発表者名
      Shimizu, N. et al.
    • 雑誌名

      J.Biol.Chem. 281(7)

      ページ: 4318-4325

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Cloning and characterization of nif structural, and regulatory genes in the purple sulfur bacterium, Halorhodospira halophila2006

    • 著者名/発表者名
      Tsuihiji, H. et al.
    • 雑誌名

      J.Biosci.Bioeng. in press

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] The crystal structure of the R52Q mutant demonstrates a role for R52 in chromophore pK_a regulation in photoactive yellow protein2006

    • 著者名/発表者名
      Shimizu, N. et al.
    • 雑誌名

      Biochemistry in press

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Conformational changes of PYP monitored by diffusion coefficient : Effect of N-terminal α-helices2006

    • 著者名/発表者名
      Khan, J.S.et al.
    • 雑誌名

      Biophys.J. in press

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] A biosensor in the time domain based on the diffusion coefficient measurement : intermolecular interaction of an intermediate of photoactive yellow protein2005

    • 著者名/発表者名
      Khan, J.S., Imamoto, Y., Yamazaki, Y., Kataoka, M., Tokunaga, F., Terazima, M.
    • 雑誌名

      Anal. Chem. 77 (20)

      ページ: 6625-6629

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A biosensor in the time domain based on the diffusion coefficient measurement : intermolecular interaction of an intermediate of photoactive yellow protein.2005

    • 著者名/発表者名
      Khan, J.S.et al.
    • 雑誌名

      Anal.Chem. 77(20)

      ページ: 6625-6629

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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