タンパク質立体構造の安定性・ダイナミックス・折れたたみ機構

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07280103
• 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: 伊倉 貞吉 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (50251393) ; 城所 俊一 (財)相模中央化学研究所, 副主任研究員 ; 後藤 祐児 大阪大学, 理学部, 助教授 (40153770) ; 櫛田 孝司 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (00013516) ; 山縣 ゆり子 大阪大学, 薬学部, 助手 (40183678)
• キーワード: タンパク質立体構造 / タンパク質の安定性 / タンパク質のダイナミックス / タンパク質の折れたたみ機構 / リゾチーム / カロリメトリー / X線結晶解析

研究概要

本研究課題は「タンパク質立体構造の構築原理」解明の物理化学的側面の最も重要な部分、安定性・ダイナミックス・折れたたみ機構、の研究を行うことを目的としている。本計画は(1)ヒト・リゾチームを集中的に研究する課題と(2)タンパク質の個々の重要な問題を解決する課題に分かれている。(1)の課題では、系統的でかつ網羅的な変異型ヒト・リゾチーム(特に疎水性相互作用に当てている)を作製し、それらの物理化学的性質、特に変性の熱力学的パラメータを精度高く求め(油谷、城所)、更にそれぞれの変異型をX線結晶構造解析で変異による構造変化を高分解能で求め(山縣)、各変異残基の安定化への寄与を明らかにした。得られた結果は、これまで言われていたように単純に分子内部の疎水性残基に比例して安定性は高くならずにその残基の置かれている立体構造上の特徴に依存することが判明した。例えば、ヘリックス上の残基はヘリックス形成の傾向性と強く相関することが明らかとなった。また、変異型の安定性変化の原因を明らかにするために自由エネルギー摂動法という計算機シミュレーションの方法を用いて解析した(北尾)。(2)の課題では、油谷と城所は好熱菌の産出する蛋白質の安定化機構の研究を、後藤は主にβラクトグロブリンを用いて変性中間状態の構造の安定性研究を、伊倉はスタフィロコッカルヌクレアーゼのプロリン変異型を用いて折れたたみ機構の研究を、櫛田はレーザー誘起蛍光分法とホールバーニング分光を使ってミオグロビンやシトクロムcを用いて立体構造のサイナミックスの研究を、北尾は蛋白質のダイナミックスと安定化メカニズムの解明の研究を行った。

研究成果

• [文献書誌] Hayashi-Iwasaki,Y.et al.: "A stable intermediate in the thermal unfolding process of a chimeric 3-isopropylmalate dehydrogenase between a thermpphilic and a mesophilic enzymes" Protein Science. 5. 511-516 (1996)
• [文献書誌] Hiraga,K.& Yutani,K.: "Study of Cysteine Residues in the α Subunit of Tryptophan Synthase from Escherichia coli.1.Role in Conformational Stability." Protein Enginering. 19. 425-431 (1996)
• [文献書誌] Hiraga,K.& Yutani,K: "Study of Cysteine Residues in the α Subunit of Tryptophan Synthase from Escherichia coli.2.Role in Enzymatic Function." Protein Engineering. 19. 433-438 (1996)
• [文献書誌] Hiraga,K.& Yutani,K: "Thermodynamic Analysis of Conformational Change Due to the α2β2 Complex Formation of Tryptophan Synthase" Eur J.Biochem.240. 63-70 (1996)
• [文献書誌] Funahashi,J.et al.: "The Structure,Stability,and folding Process of Amyloidogenetic Mutant Human Lysozyme" J.Biochem.120. 1216-1223 (1996)
• [文献書誌] Tsumoto,K.et al.: "Role of salt bridge formation in antigen-antibody interaction:Entropic contribution to the interaction between hen egg-white lysozyme and its monoclonal antibody HyHEL10," J.Biol.Chem.271. 32612-32616 (1996)