蛋白質集合体の対称性の起源と系譜-機能的要請か、系統性か

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08309010
• 応募区分: 総合
• 研究機関: 岡崎国立共同研究機構
• 研究代表者: 三室 守 岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 助教授 (40142004)
• 研究分担者: 久堀 徹 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教授 (40181094) ; 七田 芳則 京都大学, 理学部, 助教授 (60127090) ; 郷 通子 名古屋大学, 理学部, 教授 (70037290) ; 緒方 武比古 北里大学, 水産学部, 助教授 (00104521) ; 植田 邦彦 金沢大学, 理学部, 助教授 (60184925)
• キーワード: 対称性 / タンパク質 / グロビンファミリー / モジュール / 形

研究概要

植物のエネルギー変換過程や、動物の視覚情報変換過程で機能する数種のタンパク質複合体の対称構造の論理的必然性を探索することを試みた。従来はほとんど看過されてきたこの問題の解決の第一歩としてグループ討論を行なった。
藍色細菌のフィコビリンは、水溶性タンパク質としてはもっとも代表的なグロビンファミリーに属する。モデュール構造の保存性が両者で極めて高く、その系統性は確かであるが、進化の過程でフィコビリンがその対称構造を3回回転対称構造から2回回転対称構造へと変化させる必然性は、機能(エネルギー転移機能)の面からだけではうまく説明できなかった。同じように3回回転対称構造を持つ高度好塩菌のバクテリオロドプシンでも、機能的には単量体でも充分と考えられ、必然性は見つからない。一方、ATP合成酵素は実質的には3回回転対称構造が壊れているのであるが、これは機能発現と密接に関連していることが最近明らかにされた。しかし、その必然性という観点からは十分に理由を説明できない。
こうした対称構造の意義を系統性の視点から考えてみたが、タンパク質の一次構造から系統性に関しては詳細な議論ができるものの、論理的必然性を論じるにはその論拠となる事項を捜すことから始めなければならない、という結論に達し、未解決のままである。
この他には単細胞生物の形態の対称性や、形に対する理論的な取り扱いを行なうために必要な事項を討論し、次年度の研究への確かな手がかりを掴んだ。

研究成果

• [文献書誌] Mimuro,M.,Y.Nishimra,I.Yamazaki,et al.: "Energy transfer processes in chlorosomes of a green photosynthetic bacterirum,Chloroflexus aurantiacus." Photosynthe.Res.48. 263-270 (1996)
• [文献書誌] H.Sakurai,N.Kusumoto and K.Inoue: "Fucntion of the reaction center of green sulfur bacteria." Photochemistry and Photobiology. 64. 5-13 (1996)
• [文献書誌] K.Fukami-Kobayashi,M.Nosaka,A.Nakazawa and Mitiko Go: "Ancient divergence of long and short type isoforms of adenylate kinase : molecular evolution of the nucleoside monophosphate kinase family." FEBS Lett.386. 214-220 (1996)
• [文献書誌] Nagashima,K.V.P.,Shimada,K.and Matsuura,K.: "Shortcut of the photosynthetic electron transfer in a mutant lacking the reaction center-bound cytochrome subunit by gene disruption in a purple bacterium,Rubrivivax gelatinosus." FEBS Letters. 385. 209-213 (1996)
• [文献書誌] C.Kaibara,T.Matsui,T.Hisabori,et al.: "Structural Asymmetery of F_1-ATPase Caused by the γ Subunit Generates a High Affinity Nucelotide Binding Site." Journal of Biological Chemistry. 271. 2433-2438 (1996)
• [文献書誌] S.I.Seki,H.Sasabe and H.Tomioka: "Voltage-dependent absorbance change of carotenoids in halopnilic archaebacteria." Biochimica et Biophysica Acta. 1284. 79-85 (1996)