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タンパク質配位空間を利用した気体分子センシングとシグナル伝達

研究課題

研究課題/領域番号 18033061
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関大学共同利用機関法人自然科学研究機構(共通施設)

研究代表者

青野 重利  大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設), 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 教授 (60183729)

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
3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
2007年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2006年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
キーワードシグナルトランスデューサー / 走化性制御 / センサータンパク質 / シグナル伝達 / 酸素センサータンパク質 / タンパク質配位空間 / ヘムタンパク質 / 一酸化炭素センサータンパク質 / 気体分子センシング
研究概要

酸素,一酸化炭素などの気体分子を選択的に感知し,一連のシグナル伝達反応を経由して様々な生理機能の制御に関与している一群のセンサータンパク質を研究対象とし,これらセンサータンパク質による気体分子センシングならびにシグナル伝達においてタンパク質配位空間が果たす役割についての解明を行った。酸素センサータンパク質として機能するHemATは,細菌,古細菌の酸素に対する走化性制御系において酸素センサーとして機能するシグナルトランスデューサータンパク質である。HemATはプロトヘムを酸素センサーの本体として利用しており,ヘムポケットには酸素の選択的センシングに必須のアミノ酸残基が存在していることが分かった。HemATが選択的に認識する必要がある酸素がヘムに配位した場合にのみ,ヘムプロピオン酸基とHis86との間に水素結合が形成され,これがcヘリックスの構造変化を誘起し,さらにCEループ,Eヘリックスへと構造変化が誘起されてゆき,最終的にThr95がヘムに配位した酸素に直接水素結合を形成するようなコンフォメーションが誘起されることが明らかとなつた。この一連のコンフォメーション変化は,酸素以外のリガンドがヘムに配位した場合には進行しないことも分かった。また,時間分解共鳴ラマンスペクトルの測定により,ヘム近位ポケットに存在するTyr133は,ヘム軸配位子であるHis123とリガンド依存的に水素結合の形成,解離を起こしており,これがHemATの分子内シグナル伝達に関与している可能性があることが分かった。

報告書

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

    (23件)

すべて 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (13件)

  • [雑誌論文] Protein conformation changes of HemAT-Bs upon ligand bindingprobed by ultraviolet resonance Raman spectroscopy2008

    • 著者名/発表者名
      Samir F. El-Mashtoly
    • 雑誌名

      J.Biol.Chem. 283

      ページ: 6942-6949

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 気体分子をスイッチとする生体機能制御2007

    • 著者名/発表者名
      青野 重利
    • 雑誌名

      化学 62

      ページ: 68-69

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] The formation of hydrogen bond in the proximal heme pocket of HemAT-Bs upon ligand binding2007

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Yoshimura
    • 雑誌名

      Biochem.Biophys.Res.Commun. 357

      ページ: 1053-1057

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structure of CO-sensing transcription activator CooA bound toexogenous ligand imidazole2007

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Komori
    • 雑誌名

      J.Mol.Biol. 367

      ページ: 864-871

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structure of CO-sensing transcription activator CooA bound to exogenous ligand imidazole2007

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Komori
    • 雑誌名

      J. Mol. Biol. 367・3

      ページ: 864-871

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Two ligand binding sites in the O_2-sensing signal transducer HemAT : Implication for ligand recognition/discrimination and signaling2006

    • 著者名/発表者名
      Eftychia Pinakoulaki
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103・40

      ページ: 14796-14801

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray analysis of CooA from Carboxydothermus hydrogenoformans2006

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Komori
    • 雑誌名

      Acta Cryst. Section F 62

      ページ: 471-473

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Recognition and discrimination of gases by the oxygen-sensing signal transducer protein HemAT as revealed by FTIR spectroscopy2006

    • 著者名/発表者名
      Eftychia Pinakoulaki
    • 雑誌名

      Biochemistry 45・25

      ページ: 7763-7766

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Specific hydrogen bonding networks responsible for selective O_2 sensing for the oxygen sensor protein HemAT from Bacillus subtilis2006

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Yoshimura
    • 雑誌名

      Biochemistry 45・27

      ページ: 8301-8307

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of mutation on the dissociation and recombination dynamics of CO in transcriptional regulator CooA : A picosecond infrared transient absorption study2006

    • 著者名/発表者名
      Tieqiao Zhang
    • 雑誌名

      Biochemistry 45・30

      ページ: 9246-9253

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] タコヘモシアニンの構造改変に基づくチロシナーゼアナログの開発2008

    • 著者名/発表者名
      下川 千寿
    • 学会等名
      日本化学会第88春季年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2008-03-29
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 鉄硫黄クラスタを有するニトロゲナーゼ転写活性化因子VnfAにおけるクラスタの役割2008

    • 著者名/発表者名
      中島 洋
    • 学会等名
      日本化学会第88春季年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2008-03-27
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Sensing of gas molecules and signal transduction in coordinationspace of sensor proteins2007

    • 著者名/発表者名
      Shigetoshi Aono
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Chemistry of Coordination Space
    • 発表場所
      Awaji,Japan
    • 年月日
      2007-12-11
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] セカンドメッセンジャー(c-di-GMP)合成を制御する新規な酸素センサータンバク質の構造と性質2007

    • 著者名/発表者名
      吉岡 資郎
    • 学会等名
      第40回酸化反応討論会
    • 発表場所
      奈良
    • 年月日
      2007-11-17
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Molecular mechanism by which heme-based sensor proteins sensetheir effector gas molecules2007

    • 著者名/発表者名
      Shigetoshi Aono
    • 学会等名
      67th Okazaki Conference
    • 発表場所
      Okazaki,Japan
    • 年月日
      2007-11-11
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 酸素センサータンパク質HemATによるCheAリン酸化反応の制御2007

    • 著者名/発表者名
      西村 宗十
    • 学会等名
      第22回生体機能関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2007-09-28
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] タコヘモシアニン最小活性ユニットの発現系構築とその酸化機能2007

    • 著者名/発表者名
      下川 千寿
    • 学会等名
      第22回生体機能関連化学シンポジウム
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2007-09-28
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 酸素センサータンパク質HemATによる特異的酸素認識とシグナル伝達2007

    • 著者名/発表者名
      青野 重利
    • 学会等名
      第100回触媒化学討論会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2007-09-19
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] The mechanism of CO sensing in the heme-based CO sensor CooArevealed by the crystal structure of the exogenous ligand bound for m2007

    • 著者名/発表者名
      Shigetoshi Aono
    • 学会等名
      13th International Conference on Biological Inorganic Chemistry
    • 発表場所
      Vienna,Austria
    • 年月日
      2007-07-17
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Oxygen sensing mechanism of signal transducer protein HemAT2007

    • 著者名/発表者名
      Muneto Nishimura
    • 学会等名
      13th International Conference on Biological Inorganic Chemistry
    • 発表場所
      Vienna,Austria
    • 年月日
      2007-07-16
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Isolation,characterization, and monooxygenase activity of the minimal functionalunit of octopus hemocvanin2007

    • 著者名/発表者名
      Chizu Shimokawa
    • 学会等名
      13th International Conferenceon Biological Inorganic Chemistry
    • 発表場所
      Vienna,Austria
    • 年月日
      2007-07-06
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] グロビン型センサードメインを有するセカンドメッセンジャー(c-di-GMP)合成酵素の酸素による活性制御2007

    • 著者名/発表者名
      澤井 仁美
    • 学会等名
      第34回生体分子科学討論会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2007-06-22
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 気体分子により駆動される生体内シグナル伝達の分子機構2007

    • 著者名/発表者名
      青野 重利
    • 学会等名
      第7回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2007-05-25
    • 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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