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圧力を用いた分子体積プロファイル解析による蛋白質立体構造形成過程での水分子の寄与

研究課題

研究課題/領域番号 18031001
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関北海道大学

研究代表者

石森 浩一郎  北海道大学, 大学院・理学研究院, 教授 (20192487)

研究分担者 内田 毅  北海道大学, 大学院・理学研究院, 助教 (30343742)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
13,000千円 (直接経費: 13,000千円)
2007年度: 6,600千円 (直接経費: 6,600千円)
2006年度: 6,400千円 (直接経費: 6,400千円)
キーワード高圧下分光法 / 蛋白質立体構造形成 / シトクロムc / 圧力効果 / 部分分子体積 / 高圧下蛍光分光法 / 体積変化 / 脱水和
研究概要

本年度の研究実績の概要は以下のとおりである。
1.疎水性アミノ酸残基からの脱水和の分子体積に対する寄与: 疎水性部位からの脱水和による部分分子体積減少の実験的確証を得るため、Cyt cの蛋白質表面に位置する親水性のAsp93を疎水性のLeuに置換し、この変異による立体構造形成に伴う体積変化を追跡した。その結果、この変異により、その立体構造形成による体積の減少量は、約5mLmol^<-1>程度増加した。
2.高圧下時分割蛍光観測システムの構築疎水性アミノ酸残基からの脱水和の分子体積に対する寄与: 蛋白質の立体構造形成機構を考える上で重要な遷移状態における水分子の挙動を解明するためには、活性化体積ΔV^≠を見積もる必要がある。従来、Cyt cでは、このΔV^≠を見積もるため、種々の圧力下におけるヘムの紫外可視吸収を利用してきたが、この手法では蛋白質部分の構造変化が直接には反映されない。そこで、立体構造形成により、ヘムに近接することでその蛍光強度が減少するTrpの蛍光に注目し、蛋白質部分の変化を直接観察することを試みた。高圧下での立体構造形成反応の追跡については、還元型CytcのCO結合体が非結合体に比べその安定性が低く、レーザー光照射によるヘム鉄からCO分子の解離より、立体構造形成反応が開始可能であることを利用した。その結果、高濃度の塩酸グアニジン存在下のCO結合還元型Cyt cや、COが結合しない酸化型Cyt cでは光照射により、有意な蛍光変化は観測されないが、3.6M塩酸グアニジン存在下のCO結合還元型型Cyt cでは光照射に伴い、蛍光強度の低下が観測された。これはCOの解離によって立体構造形成反応が進行したと考えられ、本装置を用いて種々の圧力下における蛋白質立体構造形成反応をその蛍光変化により、追跡できることが示された。現状では観測される蛍光の強度が弱いが、集光レンズの装着などにより、その強度を上げることで、再現性の良い定量的な測定が期待できる。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2007 2006

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Unique Peroxidase Reaction Mechanism in Prostaglandin Endoperoxidase H Synthase-22007

    • 著者名/発表者名
      S. Ichimura
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry 282

      ページ: 16681-16690

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 分子体積変化の追跡による蛋白質立体構造形成過程の解析2007

    • 著者名/発表者名
      石森 浩一郎
    • 雑誌名

      高圧力の科学と技術 17・1(印刷中)

    • NAID

      10018918335

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Time-Resolved Small Angle X-ray Scattering Investigation on the Folding Dynamics of Heme Oxygenase : Implication of the Scaling Relationship for the Submillisecond Intermediates of Protein Folding2006

    • 著者名/発表者名
      Takanori Uzawa
    • 雑誌名

      J. Mol. Biol 357

      ページ: 997-1008

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] 圧力効果を用いた蛋白質立体構造形成過程の検討2007

    • 著者名/発表者名
      石森 浩一郎
    • 学会等名
      第15回生物関連高圧研究会シンポジウム
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      2007-09-07
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2018-03-28  

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