蛋白質のモルテン・グロビュール状態の構造と安定性とその生理的役割

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05044131
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 後藤 祐児 大阪大学, 理学部, 助教授 (40153770)
• 研究分担者: 河田 康志 鳥取大学, 工学部, 助教授 (40177697) ; 片岡 幹雄 大阪大学, 理学部, 助教授 (30150254) ; 倉光 成紀 大阪大学, 理学部, 教授 (60153368) ; 小西 康夫 カナダ国立バイオテクノロジー研究所, 部門長 ; FINK A.L. カリフォルニア大学, 化学生化学部, 教授 ; DILL Ken A カリフォルニア大学, 薬学部, 教授
• キーワード: タンパク質 / 静電的相互作用 / 疎水的相互作用 / X線溶液散乱 / マススペクトル / モルテン・グロビュール / 熱ショック蛋白質 / タンパク質の構造形成

研究概要

モルテン・グロビュール状態の構造と安定性とその生理的役割に関して以下の成果を得た。
1.静電的相互作用と疎水的相互作用の役割
チトクロムc、ミオグロビンなどのタンパク質やペプチドを用いて、モルテン・グロビュール状態の構造と安定性における静電的相互作用と疎水的相互作用の役割を調べた。その結果、同状態における疎水的相互作用の役割を定量的に示した。これを他の構造パラメータと比較することにより蛋白質の構造形成反応のプロフィールを示した。また、モルテン・グロビュールの安定化機構がネイティブ状態のものと異なっていることを示した。
2.X線溶液散乱による分子構造の研究
X線溶液散乱により蛋白質のモルテン・グロビュール状態のサイズや形状を明らかにした。X線溶液散乱が同状態の研究に極めて有効であることを国内外に示した。
3.構造と安定性の理論的研究
上記の実験データの理論的解析を開始した。
4.モルテン・グロビュール状態の生理的役割
GroEおよびDnaKと基質蛋白質の相互作用を調べた。GroEやDnaKが基質蛋白質の変性状態を特異的に認識することは明かであるが、それがモルテン・グロビュール状態か否かの検討を開始した。
5.マススペクトルによるモルテン・グロビュール状態の解析
イオンスプレイ・マススペクトルがモルテン・グロビュール状態の構造と安定性の解析に有効な方法であることを明らかにした。これをもとに同状態が、さらに高度な変性状態とは異なる特異的な構造状態であることを示した。
6.後藤が平成5年6月にDill、Fink、小西を訪問して有益な研究討論を行なった。また、小西が平成5年10月に来日して、マススペクトルの解析を中心に研究討論を行なった。

研究成果

• [文献書誌] Seshadri,S.,Oberg,K.A. & Fink,A.L.: "Thermally Denatured Ribonuclease A Retains Secondary Structure As Shown by FTIR" Biochemistry. 33. 1351-1355 (1994)
• [文献書誌] De Young,L.R.,Dill,K.A. & Fink,A.L.: "Aggregation and Denaturation of Apomyoglobin in Aqueous Urea Solutions." Biochemistry. 32. 3877-3886 (1993)
• [文献書誌] Kubo,T.,Mizobata,T. & Kawata,Y.: "Refolding of Yeast Enolase in the Presence of the Chaperonin GroE." J.Biol.Chem.268. 19346-19351 (1993)
• [文献書誌] Flanagan,J.M.,Kataoka,M.Fujisawa,T. & Engleman,D.M.: "Mutation Can Cause Large Changes in the Conformation of A Denatured Protein." Biochemistry. 229. 10359-10370 (1993)
• [文献書誌] 片岡 幹雄: "X線溶液散乱でみたunfold状態の構造" 生物物理. 33. 31-35 (1993)
• [文献書誌] 河田 康志: "蛋白質分子の構造形成とその安定性-ペプチドからオリゴマー酵素までを例にして" 蛋白質核酸酵素. 38. 11-25 (1993)
• [文献書誌] Hamada,D.,Hoshino,M.,Kataoka,M.,Fink,A.L., & Goto,Y.: "Intermediate Conformational States of Apocytochrome c." Biochemistry. 32. 10351-10358 (1993)
• [文献書誌] Goto,Y.,Hagihara,Y.,Hamada,D.,Hoshino,M. & Nishii,I.: "Acid-induced Unfolding and Refolding Transitions of Cytochrome c." Biochemistry. 32. 11878-11885 (1993)
• [文献書誌] Hagihara,Y.,Tan,Y. & Goto,Y.: "Comparison of the Conformational Stability of the Molten Globule and Native States of Horse Cytochrome c." J.Mol.Biol.in press. (1994)
• [文献書誌] Nishii,I.,Kataoka,M.,Tokunaga,F. & Goto,Y.: "Cold-Denaturation of the Molten Globule States of Apomyoglobin and a Profile for Protein Folding." Biochemistry. in press. (1994)
• [文献書誌] Goto,Y. & Fink,A.L.: "Acid-induced Folding of Heme Proteins." Methods in Enzymology:Hemoglobin,Part B. in press. (1994)
• [文献書誌] Fink,A.L.,Calciano,L.J.Goto,Y.,Nishimura,M. & Swedberg,S.A.: "Characterization of the Stable,Acid-induced,Molten Globule-like State of Staphylococcal Nuclease." Protein Science. 2. 1155-1160 (1993)