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タンパク質における局所構造の揺らぎ

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 21107519
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
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

山口 真理子  奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教 (50521738)

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
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2010年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2009年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワード生物物理 / タンパク質 / 燐光寿命
研究概要

タンパク質が固有の機能を有するメカニズムを明らかにするには、タンパク質が内在する揺らぎを理解することが不可欠である。特に局所構造の揺らぎは基質認識や活性に重要であると考えられるため、局所構造の速い揺らぎに対する知見が望まれる。そこで、トリプトファン(W)の燐光寿命を用いてW周辺の局所構造の揺らぎを調べることを目的として本研究を実施した。本年度は、Wとシステイン(C)の分子内接触による燐光寿命変化をプローブとしてW周辺の揺らぎを調べた。スタフィロコッカルヌクレアーゼ(SNase)の140番目W(W140)から3~20残基離れた部位にCを導入し、Cによる消光係数からWとCに挟まれたペプチド鎖の揺らぎを調べた。Cを導入していない野生型SNaseのW140では、5.6Mグアニジン塩酸塩(GdnHCl)存在下で約20μsの燐光寿命が観測された。一方Cを導入したSNaseでは消光により寿命が0.3~10μsに減少した。寿命変化から消光係数を求めると4x10^4~3x10^6s^<-1>であり、W-C間距離の減少に伴って消光係数は単調に増加した。このことから、W-C間のペプチド鎖はGdnHClとの相互作用によって柔軟性が増し、特定の構造を持たずに比較的自由に揺らいでいると考えられる。さらに配列依存性を検証するため、生理条件下においても天然構造をとらない変異体である139A140についても同様の実験を行った。139A140は構造形成に必要な相互作用を欠如しているため、野生型とは異なる揺らぎが観測されると期待されたが、5.6M GdnHCl存在下では野生型と139A140に差異は見られなかった。GdnHCl濃度を低くすることで、揺らぎに差異が現れると期待される。

報告書

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

    (8件)

すべて 2011 2010 2009

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Systematic alanine insertion reveals the essential regions that encode structure formation and activity of dihydrofolate reductase2011

    • 著者名/発表者名
      Rumi Shiba, Mika Umeyama, Sayaka Tsukasa, Hironari Kamikubo, Yoichi Yamazaki, Mariko Yamaguchi, Masahiro Iwakura, Mikio Kataoka
    • 雑誌名

      Biophysics

      巻: 7 ページ: 1-10

    • NAID

      130000406413

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-Domain Coherent Anti-Stokes Raman Scattering Signal Detection for Terahertz Vibrational Spectroscopy Using Chirped Femtosecond Pulses2010

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Tani, Toshiyuki Koizumi, Hisashi Sumikura, Mariko Yamaguchi, Kohji Yamamoto, Masanori Hangyo
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 10

    • NAID

      10026495288

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Discrimination of Inflammable Liquids by Two-Dimensional Mapping of Complex Refractive Indices in the Terahertz Range2010

    • 著者名/発表者名
      Mariko Yamaguchi, Takeshi Ikeda, Kohji Yamamoto, Akira Matsushita, Michiaki Tatsuno, Yukio Minami, Masahiko Tani, Masanori Hangyo
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 49

    • NAID

      40017341214

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] FRET analysis of structural changes in staphylococcal nuclease2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Kishi, T.Muto, M.Yamaguchi, L.Iijima, Y.Yamazaki, H.Kamikubo, T.Hohsaka, M.Kataoka
    • 学会等名
      The 4th International Symposium "Molecuar Science of Fluctuations toward Biological Functions"
    • 発表場所
      Otsu, Japan
    • 年月日
      2010-12-01
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Measurements of loop formation in the denatured state of staphylococcal nuclease2010

    • 著者名/発表者名
      M.Yamaguchi, Y.Yamazaki, H.Kamikubo, M.Kataoka
    • 学会等名
      The 4th International Symposium "Molecuar Science of Fluctuations toward Biological Functions"
    • 発表場所
      Otsu, Japan
    • 年月日
      2010-11-30
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] FRET analysis of Staphylococcal nuclease structural changes2010

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Kishi, Mariko Yamaguchi, Issei Iijima, Yoichi Yamazaki, Hironari Kamikubo, Takahiro Hohsaka, Mikio Kataoka
    • 学会等名
      日本生物物理学会第48回年会
    • 発表場所
      東北大学川内キャンパス
    • 年月日
      2010-09-22
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Urea denaturation of staphylococcal nuclease monitored by tryptophan-cysteine distance2010

    • 著者名/発表者名
      Mariko Yamaguchi, Yoichi Yamazaki, Hironari Kamikubo, Mikio Kataoka
    • 学会等名
      日本生物物理学会第48回年会
    • 発表場所
      東北大学川内キャンパス
    • 年月日
      2010-09-20
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Local Structure Characterization of Staphylococcal Nuclease by Lifetimemeasurement of tryptophan triplet state2009

    • 著者名/発表者名
      Mariko Yamaguchi, Yoichi Yamazaki, Hironari Kamikubo, Mikio Kataoka
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Molecular Science of Fluctuations toward Biological Functions
    • 発表場所
      名古屋大学豊田講堂
    • 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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