タンパク質の熱安定性と立体構造の動的性質の相関々係

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07044185
• 研究機関: 東京薬科大学
• 研究代表者: 大島 泰郎 東京薬科大学, 生命科学部, 教授 (60167301)
• 研究分担者: ZAVODSZKY P. ハンガリー科学アカデミー, 酵素研究所, 教授 ; PETSKO G. Brandeis大学, 生化学科, 教授 ; 山岸 明彦 東京薬科大学, 生命科学部, 助教授 (50158086) ; 田中 信夫 東京工業大学, 生命理工学部, 教授 (50032024)
• キーワード: イソプロピルリンゴ酸デヒドロゲナーゼ / 高度好熱菌 / タンパク質の安定化設計 / 結晶構造解析 / キメラ酵素

研究概要

イソプロピルリンゴ酸デヒドロゲナーゼをモデル酵素として用い、好熱菌の酵素がなぜ熱安定であるのかを分子レベルで解明することを目的として日・米・ハンガリー間の国際共同研究を展開した。それぞれの研究室は「特技」を持ち、本研究計画はそれを互いに分かち合う形で構成されているが、その研究成果の一部が、国際共同論文としてまとめられ間もなく印刷されることに象徴されるように成功裡に進行した。
1 日本側は好熱菌と常温菌の間のキメラ酵素をより熱安定化するための分子設計を行い、いくつかの変異酵素を作成し、共同研究者に配布した。アメリカ側研究室から研究者が渡日し、変異体の精製を日本側の指導の下で行った。
2 低温度下の結晶構造解析は連絡・調製を取りつつ日・米がそれぞれ実施した。
3 大腸菌の遺伝子クローニングは日本で行い、これを供与された米・ハンガリーで安定化変異体の設計と製作を行った。大腸菌酵素の結晶化と構造解析はアメリカにおいて行われた。
4 日本側も独自の手法で大腸菌酵素の安定化設計を行い、結果を総合して安定化機構について討論した。
5 好熱菌酵素の常温への適応実験を日・米間で情報交換をとりつつ行った。双方が独自の遺伝子操作系を作ったが、日本側は常温適応した酵素の取得に成功した。適応変異体の構造解析は進行中である。
6 日本側から研究者2名が、研究結果の突き合わせと測定試料の調製のために渡米した。

研究成果

• [文献書誌] Tomomi FUJII,Yasuo HATA,Takayoshi WAKAGI,Nobuo TANAKA,and Tairo OSHIMA: "Novel zinc-binding centre in thermoacidophilic archaeal ferredoxins." Nature Str.Biol.,. 3(10). 834-837 (1996)
• [文献書誌] Chikahiro NAGATA,Hideaki MORIYAMA,Nobuo TANAKA,Masayoshi NAKASAKO,Masaki YAMAMOTO,Tatsuo UEKI,and Tairo OSHIMA: "Cryocrystallography of 3-Isopropylmalate Dehydrogenase from Thermus thermophilus and its Chimeric enzyme." Acta Cryst.,. D52. 623-630 (1996)
• [文献書誌] Yoko HAYASHI-IWASAKI,Koishi NUMATA,Akihiko YAMAGISHI,Katsuhide YUTANI,Masahiro SAKURAI,Nobuo TANAKA,and Tairo OSHIMA: "A Stable Intermediate in the Thermal Unfolding Process of a Chimeric 3-Isopropylmalate Dehydrogenase Between a Thermophilic and a Mesophilic Enzymes." Protein Sci.,. 5. 511-516 (1996)
• [文献書誌] Qian ZHANG,Toshio IWASAKI,Tkayoshi WAKAGI,and Tairo OSHIMA: "2-Oxoacid : ferredoxin oxidoreductase from the thermoacidophilic archaeon, Sulfolobus sp.strain 7." J.Biochem.,. 120(3). 587-599 (1996)
• [文献書誌] Akihiko YAMAGISHI,Tomoaki TANIMOTO,Toshiharu SUZUKI,and Tairo OAHIMA: "Primidine biosynthesis genes(pyrE and pyrF)of an extreme thermophile,Thermus thermophilus." Appl.Environ.Microbiol.,. 62(6). 2191-2194 (1996)
• [文献書誌] Akihiro OKAMOTO,Ryuichi KATO,Ryoji MASUI,Akihiko YAMAGISHI,Tairo OSHIMA,and Seiki KURAMITSU: "An Aspartate Aminotransferase from an Extremely Thermophilic Bacterium,Thermus thermophilus HB8." J.Biochem.,. 119(1). 135-144 (1996)