亜鉛原子を含む特異なフェレドキシンの構造と機能に関する研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09235204
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 若木 高善 東京大学, 大学院・農業生命科学研究科, 助教授 (70175058)
• キーワード: 古細菌 / 熱安定性 / フェレドキシン / タンパク質工学 / 熱変性 / 亜鉛

研究概要

好酸好熱性古細菌Sulfolobusのフェレドキシンの特異な構造、すなわちN末端側37残基の付加的配列による1原子の亜鉛の結合が、いかなる意義を持つのかを明らかにする目的で、まず、蛋白質工学的方法により、N末端側37残基の一部ないし全部を欠失した変異型フェレドキシンを作成し天然型と比較した。すなわちN末端から順に0、11、16、22、37残基を欠失したものをG1、V12、S17、G23、V38と名づけた。
これらの蛋白1モル当たりの亜鉛含量はG1、V12では1原子、S17、G23、V38では0原子であった。クラスターの変性温度Tmは、G1と天然フェレドキシンでは100℃以上であるのに対し、V12では約98℃、S17とG23では約89℃、V38では約83℃であった。以上の結果から、本フェレドキシンのクラスターの熱安定性にとって、亜鉛およびN末端37残基の配列は極めて重要な役割を担っていると結論した。
次に、S17変異体を用いて、変性機構の解析を行った。加熱によるクラスターの崩壊と、遠紫外CDスペクトルから見たαヘリックス含量の減少、近紫外CDスペクトルから見た側鎖のコンホメーション変化は、ほぼ同一のTm(89℃)を示したことから、熱変性に伴うこれらの変化は、同時に進行すると思われる。
今後は、これらの変異フェレドキシンの関与する酸化還元反応・活性中心である鉄硫黄センター等について検討するとともに、欠失変異でなく亜鉛原子の結合に関与する残基の置換体についても検討する予定である。

研究成果

• [文献書誌] Fujii,T.: "The crystal structure of zinc-containing ferredoxin from the thermoacidophilic archaeon,Sulfolobus sp.strain 7" Biochemistry. 36. 1595-1513 (1997)
• [文献書誌] Kojoh,K.: "A dicluster ferredoxin from the thermoacidophilic archaeon Sulfolobussp.strain 7 is highly stabilized by its inherent zinc and N-terminal extra stretch" J.Inorg.Biochem.67. 264 (1997)
• [文献書誌] Fujii,T.: "The structure of a thermoacidophilic archaeal ferredoxin with a novel zinc binding center crucial for thermostabilization" J.Inorg.Biochem.67. 265 (1997)
• [文献書誌] Kojoh,K.: "Role of zinc and extra stretch atthe N-terminal of the dicluster ferredoxin from the thermoacidophilic archaeon Sulfolobus sp.strain 7" Biochemistry. 発表予定. (1998)
• [文献書誌] 若木高善(分担): "古細菌の生物学(古賀洋介・亀倉正博編、東京大学出版会)" 電子伝達系とATPase-フェレドキシンを介する酸化還元系(印刷中), (1998)