巨大ヘモグロビンにおける協同的酸素結合過程の逐次構造解析

• 研究課題/領域番号: 25870200
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 構造生物化学; 生物物理学
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 沼本 修孝 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助教 (20378582)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2014年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2013年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: ヘモグロビン / 協同性 / 構造変化 / X線結晶構造解析 / 中間体 / 構造生物 / 四次構造

研究成果の概要

無脊椎動物由来巨大ヘモグロビンの酸素結合型結晶より、結晶状態を保ったまま酸素非結合型へ移行させる方法を確立し、その中間状態で反応を停止させたうえでX線結晶構造解析による立体構造決定を行った。巨大ヘモグロビンが酸素結合型から酸素非結合型へと変化していく過程で酸素分子が徐々に解離していく様子を電子密度図から明らかにすることができた。また各サブユニットの三次構造変化が起きやすい部位を同定し、さらにサブユニット間の四次構造変化はすべてのグロビン鎖から酸素分子が解離する直前まで，比較的小さなものであることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] The structure of a deoxygenated 400 kDa hemoglobin reveals ternary and quaternary structural changes of giant hemoglobins (2014)
  • 著者名/発表者名: Numoto, N., Nakagawa, T., Ohara, R., Hasegawa, T., Kita, A., Yoshida, T., Maruyama, T., Imai, K., Fukumori, Y., and Miki, K.
  • 雑誌名: Acta Crystallogr D Biol Crystallogr. 巻: 70 号: 7 ページ: 1823-1831
  • DOI: 10.1107/s1399004714008475
  • 査読あり
• [学会発表] ヘモグロビン分子の多様性 -巨大ヘモグロビンの構造と協同性機構- (2015)
  • 著者名/発表者名: 沼本修孝
  • 学会等名: 崎大学テニュアトラック推進機構医学系物質科学分野セミナー
  • 発表場所: 宮崎大学（宮崎）
  • 年月日: 2015-03-23
  • 招待講演
• [学会発表] 巨大ヘモグロビン結晶中での酸素解離に伴う構造変化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 沼本修孝，中川太郎，喜田昭子，伊藤暢聡，福森義宏，三木邦夫
  • 学会等名: 日本結晶学会2014年度年会
  • 発表場所: 東京大学（東京）
  • 年月日: 2014-11-01 – 2014-11-03
• [学会発表] 巨大ヘモグロビン結晶内でのoxy型からdeoxy型への移行 (2014)
  • 著者名/発表者名: 沼本修孝，中川太郎，喜田昭子，伊藤暢聡，福森義宏，三木邦夫
  • 学会等名: 第52回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • 年月日: 2014-09-25
• [学会発表] Partial oxygen-dissociation of crystalline giant hemoglobin (2014)
  • 著者名/発表者名: Numoto N., Nakagawa T., Kita A., Ito N., Fukumori Y., Miki K.
  • 学会等名: XXIII Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography
  • 発表場所: Palais des congrès de Montréal, Montreal (Canada)
  • 年月日: 2014-08-06 – 2014-08-07
• [学会発表] 巨大ヘモグロビン結晶内における酸素解離過程 (2014)
  • 著者名/発表者名: 沼本修孝，中川太郎，喜田昭子，伊藤暢聡，福森義宏，三木邦夫
  • 学会等名: 第14回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: ワークピア横浜（神奈川）
  • 年月日: 2014-06-27
• [学会発表] 巨大ヘモグロビン結晶中での酸素結合状態の操作 (2013)
  • 著者名/発表者名: 沼本修孝・中川太郎・喜田昭子・伊藤暢聡・福森義宏・三木邦夫
  • 学会等名: 平成25年度日本結晶学会年会
  • 発表場所: 熊本大学（熊本県熊本市）