蛋白質立体構造の構築原理解明のための実験的アプロ-チ

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01044087
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 油谷 克英 大阪大学, 蛋白質研究所, 助教授 (90089889)
• 研究分担者: MILES Edith アメリカ国立衛生研究所(NIH), チーフ ; 杉野 義信 関西医科大学, 教授 (00028177) ; 綱沢 進 大阪大学, 蛋白質研究所, 助教授 (30029962)
• キーワード: Stability / Protein Folding / Trypyophan Synthase / Calorimetry / Proline / Mutant Protein / Denaturation

研究概要

本研究計画では蛋白質立体構造の構築原理を、構成するアミノ酸残基の役割から明らかにすることを目的にしている。具体的には大腸菌のトリプトファン合成酵素αサブユニットの系統的なアミノ酸置換型を用いて、置換型の立体構造の安定性の定量化、置換による機能、構造及び構造形成に与える影響を置換残基の特性との関連から明らかにすることであった。今年度の重要な発見は、1)大腸菌トリプトファン合成酵素αサブユニットの中に19個のプロリンの内28位のプロリンのみがシスで他はすべてトランス型であることがX線結晶構造解析の結果明らかになった(研究分担者らによって解明された)。このことにより、28位プロリン置換型の速度論的研究を進展させた。2)19個のプロリンの内6個のプロリンが保存プロリンである。6個の保存プロリン残基のアラニン変異型の安定性(変性のギブスエネルギ-変化)の低下と置換部位の運動性(X線結晶解析から得られたBファクタ-)との関連を調べた結果、安定性の低下は運動性の低い部位での置換ほど激しいことが判明した。これらの結果は重要な知見を含んでいる。つまり、同じ性質のアミノ酸置換(プロリンからアラニン)であるにも関わらず、置換部位によって安定性の変化が異なったこと、また、それらの違いが未変性状態の構造(残基の運動性)に依存することが明らかになった。このことは、プロリンへの置換によって安定性を高めるための指針を与えている。つまり、運動性の高い部位では、プロリン置換によって未変性状態の運動性の低下が期待できる部位でのみ置換による定性の向上が期待できる。更に我々の結果は、蛋白質のアミノ酸残基は、その蛋白質の立体構造状の特徴(分子表面か内部か、二次構造内かル-プの上かなど)によって、種々の特性を表わすことを示している。

研究成果

• [文献書誌] Sugisaki,Y.,Ogasahar,K.,Miles,E.W.,& Yutani,K.: "Scanning Calorimetrie study of Tryptophan Synthase αーSubunit from E.coli,S.typhimurium and an Interspecies Hybrid" Thermochimica Acta. 163. 117-122 (1990)
• [文献書誌] Yutani,K.,Hayashi,S.,Sugisaki,Y.,& Ogasahara,K.: "Role of Conserved Proline Residues in Stabilizing Tryptophan Synthse αーSubunit: Analysis by Mutants with Alanine or Glycine" PROTEINS Structure,Function,and Genetics. 9. 90-98 (1991)
• [文献書誌] Go,M.,Tomoda,T.,Honda,M.,& Yutani,K.: "Domain and Module Structure in α/β Barrel of Tryptophan Synthase α Subunit" PROTEINS Structure,Function,and Genetics.
• [文献書誌] 小笠原 京子,油谷 克英: "トリプトファン合成酵素の構造と機能" 蛋白質核酸酵素. 35. 201-211 (1990)
• [文献書誌] Yutani,K.& Ogasahara,K.: "Protein Structural Analysis,Folding and Design(Edited by Hatano,M.)" JapanScientific Societies Press Elsevier, 237 (1990)
• [文献書誌] 油谷 克英(分担執筆): "新生化学実験講座第1巻タンパク質III高次講造" 東京化学同人(日本生化学会編), 436 (1990)