新規FMN結合タンパク質のNMRによる高次構造解析

1996 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 08044165
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 共同研究
• 研究機関: 大阪市立大学
• 研究代表者: 北村 昌也 大阪市立大学, 工学部, 助手 (20244634)
• 研究分担者: EDVARDS Liep カロリンスカ大学, MBB, 講師 ; LIEPINSH Edvards MBB,Karolinska Institutet, Universitetlektor ; LIEPINSH Edvards MBB,Karolinska Institutet, Universitetlektor ; LIEPINSH Edvards MBB,Karolinska Institutet, Universite tlektor ; LIEPINSH Edvards MBB,Karolinska Institutet, Universitetlektor ; LIEPINSH Edvards MBB,Karolinska Institutet, Universitetlektor
• 研究期間 (年度): 1996
• キーワード: 核磁気共鳴 / 立体構造 / タンパク質工学 / 部位特異的変異法 / フラボプロテイン / フラボドキシン / 酸化還元電位 / フラビンモノヌクレオチド

研究概要

タンパク質の機能を理解する上で、構造的な知見は必要不可欠である。NMR法は、補欠分子族を含むタンパク質の溶液状態での微細構造解析に非常に適している。そこでNMR法によりFMN結合タンパク質の詳細な構造を解析することによって、FMN結合タンパク質の立体構造を決定し、その酸化還元電位や結合定数といった物理化学的性質とその構造の相関を解析した。
同位体ラベルしていないFMN結合タンパク質及び^<15>N又は^<13>Cさらにその両方でラベルしたFMN結合タンパク質の構造解析の結果、このタンパク質の高次構造は、従来多数報告されているFMNを結合しているタンパク質の1種のフラボドキシンとはかなり異なっていることを明らかにした。すなわち、唯一フラボドキシンとアミノ酸配列上相同性があった^<31>Thr-Trp-Asnの領域は、フラボドキシンにおいてはFMNとの結合に欠かせない領域であるが、FMN結合タンパク質においては、その結合領域からやや離れて存在していた。一方、芳香族アミノ酸がFMNから一つの面をなすように配置しており、この事が、このタンパク質の酸化還元電位や反応性などに影響していることを示唆した。また、リン酸基は、フラボドキシンの場合、分子内部の数個のペプチド鎖原子との相互作用が報告されていたが、FMN結合タンパク質においては、タンパク質表面に露出していた。一方、部位特異的変異法により作成した部分改変体も、これらの結果を支持した。すなわち、^<32>Trp残基はFMNとの結合に対して、特にそのかさ高さの点で重要であったが、^<31>Thrや^<33>Asn残基は、その結合にはそれほど重要ではなかった。また、酸化還元電位は全ての改変体で大きな違いはなかった。今後、FMNを結合するための最小領域ないしはその活性発現決定領域を決めるといった方向に研究を展開していきたいと考えている。

研究成果

• [文献書誌] Masaya Kitamura: "Novel FMN-binding Protein from Desulfovibrio vulgaris (Miyazaki F)" J.Biol.Chem.269. 5566-5573 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Masaya Kitamura: "A Gene Encoding a Cytochrome c Oxidase-Like Protein Is Located Closely to the Cytochrome c-553 Gene in the Anaerobic Bacterium,Desulfovibrio vulgaris (Miyazaki F)" Mirobil.Immunol.39. 75-80 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Masaya Kitamura: "Cloning and Expression of the Rubredoxin Gene from Desulfovibrio vulgaris (Miyazaki F)" Biochim.Biophys.Acta. (in press). (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 北村昌也: "硫酸還元菌Desulfovibrio vulgaris (Miyazaki F)株由来のフラボドキシン遺伝子のクローニングと大腸菌での発現" 生化学. 67. 714-714 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 北村昌也: "NMRを用いたFMN結合タンパク質の立体構造及びFMN結合領域の解析" 生化学. 68. 637-637 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Masaya Kitamura, Shuichi Kojima, Kazuyoshi Ogasawara, Tadao Nakaya, Takamasa Sagara, Katsumi Niki, Kin-ichiro Miura, Hideo Akutsu, and Izumi Kumagai: "Novel FMN-binding Protein from Desulfovibrio vulgaris (Miyazaki F)" J.Biol.Chem.269 (8). 5566-5573 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Masaya Kitamura, Kazuya Mizugai, Masahiro Taniguchi, Hideo Akutsu, Izumi Kumagai, and Tadao Nakaya: "A Gene Encoding a Cytochrome c Oxidase-Like Protein Is Located Closely to the Cytochrome c-553 Gene in the Anaerobic Bacterium, Desulfovibrio vulgaris (Miyazaki F)" Microbiol.Immunol.39 (1). 75-80 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Masaya Kitamura, Yuichi Koshino, Yoshitaka Kamikawa, Kyoko Kohno, Shuichi Kojima, Kin-ichiro Miura, Takamasa Sagara, Hideo Akutsu, Izumi Kumagai, and Tadao Nakaya: "Cloning and Expression of the Rubredoxin Gene from Desulfovibrio vulgaris (Miyazaki F)" Biochim. Biophys. Acta. (in press).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Masaya Kitamura, Masahiro Taniguchi, Kiyoshi Ozawa, Hideo Akutsu, Izumi Kumagai, and Tadao Nakaya: "Cloning and Ezpression of the Flavodoxin Gene from Sulfate-reducing Bacterium, Desulfovibrio vulgaris (Miyazaki F) in Excherichiacoli" Seikagaku. 67 (7). 714-714 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Masaya Kitamura, Takayuki Murakami, Kazuyoshi Ogasawara, Tadao Nakaya: "Edvards Liepinsh, and Gottfried Otting Structural Studies of the FMN-binding Protein and its Binding Region by NMR" Seikagaku. 68 (7). 637-637 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より