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高圧下蛍光分光システムによる蛋白質の構造的揺らぎの定量的解析

公募研究

研究領域揺らぎが機能を決める生命分子の科学
研究課題/領域番号 21107501
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

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)

研究期間 (年度) 2009 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2010年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2009年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワード構造的揺らぎ / 高圧分光法 / ヘム蛋白質 / FRET / 線圧縮率
研究概要

本年度の主な研究成果は以下のとおりである.
FRETを用いた蛋白質における局所的線圧縮率の算出とその意義の検討 マッコウクジラミオグロビン(Mb)において,そのTrp14をPheに置換し,Eヘリックス末端近くのLys63をCysに置換することで,蛍光団であるAEDANSを63位に結合させたAEDANS修飾変異ミオグロビン,W14F/L63C-AEDNAS Mbを作成することに成功した.このAEDANS修飾変異ミオグロビンにおけるTrp14と,Cys63に結合したAEDANSとの間のFRET効率の圧力依存性について,昨年度に作成した高圧下蛍光分光システムを用いて検討した.この変異Mbは,295nmの励起光で発光する340nm付近のTrp残基に由来する蛍光強度が減少し,逆にAEDANS由来の460nm付近の蛍光を発するようになったことから,Trp14と63位に結合したAEDANSとの間にFRETが起こっていることが示された.これらの蛍光団間のFRET効率は,加圧に従い0.769(50気圧)から0.802(1500気圧)に上昇し,このことはTrp14とCys63位のAEDANS間の距離が加圧により短縮したことを示している.さらにこのFRET効率の定量的解析から,これら2点間の線圧縮率を求めると,3.1×10^<-10>m^2N^<-1>と見積られた.この値は,Mbの等温圧縮率から求めた3×10^<-11>m^2N^<-1>よりも大きく,また,ヘムと蛋白質表面に結合した金属錯体間の電子移動反応の圧力依存性から求めた3×10^<-11>~2×10^<-10>m^2N^<-1>に比べても大きいことから,Trp14とLys63の間の構造揺らぎは大きいと考えられた.このLys63が位置しているEヘリックスはミオグロビンにおける酸素結合部位を形成しており,ヘムに結合した酸素分子と水素結合しているHis64もその隣のアミノ酸残基として位置していることを考慮すると,本研究から得られた結果は,酸素分子が効率よくヘム鉄に結合するために,Eヘリックスの構造的な揺らぎは大きいことを意味している.

報告書

(2件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2011 2010 2009

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Redox-controlled Backbone Dynamics of Human Cytochrome c Revealed by ^<15>N NMR Relaxation Measurements2010

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto, K.
    • 雑誌名

      Biophysical Biochemical Research Communication

      巻: 398 ページ: 231-236

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] FRETを用いた圧力による蛋白質構造揺らぎの解析2011

    • 著者名/発表者名
      唯木規裕
    • 学会等名
      2010年度日本生物物理学会北海道支部例会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2011-03-08
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] FRETの圧力依存性を利用したタンパク質の構造揺らぎの解析2011

    • 著者名/発表者名
      唯木規裕
    • 学会等名
      化学系学協会北海道支部2011年冬季研究発表会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2011-01-26
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] FRETの圧力依存性を利用したタンパク質の構造揺らぎの解析2010

    • 著者名/発表者名
      唯木規裕
    • 学会等名
      第33回溶液化学シンポジウム
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2010-11-16
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Protein Dynamics Studied by High Pressure Spectroscopy2009

    • 著者名/発表者名
      Ishimori, K.
    • 学会等名
      2nd Japan-Korea Seminar on Biomolecular Sciences Experiments and Simulations
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2009-12-22
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2018-03-28  

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