蛋白質非天然状態の構造とダイナミクス

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08272216
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 片岡 幹雄 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (30150254)
• 研究分担者: 徳永 史生 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80025452)
• キーワード: モルテングロビュール / 蛋白質折り畳み / 折り畳み中間体 / X線溶液散乱 / 変性構造 / αラクトアルブミン / カルモジュリン

研究概要

蛋白質本体構造の構築原理の理解にとって、非天然状態の構造を解明することは、天然構造を明らかにすることと同等に重要である。我々は、X線溶液散乱が天然構造のみならず、非天然構造を理解するために極めて優れた独特の方法であることを示し、実際にいくつかの蛋白質の変性状態や折り畳み中間体の特徴を明らかにしてきた。本年度は、αラクトアルブミンのモルテングロビュール(MG)について、構造を詳細に調べた。チトクロムc或いはアポミオグロビンのMGやStaphylococcal nucleaseフラグメントの構造と比較し、MGの形成や安定化要因を明らかにした。MGは距離分布関数(P(r))によって2種類に分類できる。一つは、単相性のP(r)を与えるもので、相当量のtertiary foldが形成されている。他は二相性のP(r)を与えるもので、tertiary foldはわずかに形成されているようである。このタイプの構造は、疎水的コアと揺動する鎖状部分からなっていると推測される。コアは主として疎水相互作用によって保持されるが、αラクトアルブミンのMGでは、さらに分子内SS結合がコンパクトさをもたらす主要因となっている。
蛋白質の結晶構造と溶液構造の関係を明らかにすることは、構造構築の原理の理解のみならず構造機能相関の理解にとっても重要である。我々は、カルモジュリン及びカルモジュリンの中心ヘリックスから1残基(E84)を欠損した変異体(Δ84)について、結晶構造と溶液構造の関係を調べた。野生型と変異型とでは、結晶構造が大きく異なるにもかかわらず、溶液構造は同一であることが判明した。実験から得られたP(r)は、結晶構造に基づいて計算されたP(r)の中間的な性質を示している。これらの事実から、溶液中でカルモジュリンは、野生型の結晶構造と変異体の結晶構造との間を揺らいでおり、結晶化により特定の構造が選択されるものと推定される。

研究成果

• [文献書誌] Mikio Kataoka: "The linker of clamodulin lacking Glu84 is elongated in solution;although it is bent in the crystal" Proteins:Structure,Function,and Genetics. 25. 335-341 (1996)
• [文献書誌] Yuji Okuda-Kamatari: "The methanol-induced globular and expanded denatured states of cytochrome c:A study by CD,fluorescence,NMR and small angle" Journa of Molecular Biology. 259. 512-523 (1996)
• [文献書誌] K.Umemura: "The structure difference of proteins isolated on substrate with different techniques as studied by the atomic force microscope" Scanning. 18. 275-280 (1996)
• [文献書誌] Mikio Kataoka: "X-ray solution scattering studies of protein folding" Folding and Design. 1. R107-R114 (1996)
• [文献書誌] Yasushi Imamoto: "Photoreaction cycle of photoactive yellow protein from Ectothio-rhodospira halophila studied by low-temperature spectroscopy" Biochemistry. 35. 14047-14053 (1996)
• [文献書誌] 片岡幹雄: "構造生物学における中性子" 生物物理. 36. 226-230 (1996)