情報伝達に関わる蛋白質の溶液構造の動態 -X線溶液散乱による研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10179208
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 片岡 幹雄 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 教授 (30150254)
• 研究分担者: 今元 泰 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助手 (80263200) ; 徳永 史生 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80025452) ; 三原 憲一 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助手 (10304164)
• キーワード: Photoactive Yellow Protein / 光構造変化 / X線溶液散乱 / Grb 2 / 分子間情報伝達

研究概要

PYPは紅色光合成細菌の光走性の光受容体である。ロドプシンなど多くの光受容体が膜蛋白質であるのに対し、PYPは水溶性であるという特徴を持っている。我々はPYPによる光情報変換の分子機構を理解するために、光吸収に伴うPYPの構造変化の検出、PYPの標的蛋白質の同定と精製を目的として研究を行った。PYPの暗黒下及び光照射中でのX線溶液散乱実験を行った。その結果、PYPは光吸収により慣性半径が2A程度増加することが明らかになった。この事実は、PYPの光反応中間体において、蛋白質全体にわたる構造変化があることを示唆する。PYPの標的蛋白質は現在同定されていない。我々は既にPYP遺伝子の上流に高度好塩菌のsRのトランスデューサーに類似した配列があることを見出している。しかし、これがPYPの標的蛋白質であるかどうか検証できないため、光照射によりPYPに特異的に結合する蛋白質を検出することを試みた。この目的のためにPYP力ラムを調整し、長寿命のM中間体ができるpH領域で、光照射の有無により、溶出パターンを調べた。その結果、光照射により特異的にカラムに結合する両分を得ることができた。標的蛋白質の候補と考え、現在、さらに精製を進めている。
細胞内情報伝達に重要な役割を果たすGrb2のX線溶液散乱実験を行った。Grb2の散乱データから得られた距離分布関数は、結晶構造に基づき計算した距離分布関数とは一致していない。最大長や慣性半径も観測値の方が、計算値よりもかなり大きい。これらの結果は、二つのSH3ドメイン間の距離が、結晶中よりも溶液中で広がっていることが示唆される。現在、溶液散乱データを説明できる溶液構造モデルを構築中である。

研究成果

• [文献書誌] Yoshihisa Hagihara: "Chain-like conformation of heat-denatured ribonuclease A and cytochrome c as evidenced by solution X-ray seattering" Folding & Design. 3. 195-201 (1998)
• [文献書誌] Jeremy C.Smith: "Motions in native and denatured proteins" Physica B. 241-243. 1110-1114 (1998)
• [文献書誌] Toshiaki Kakitani: "Deuterium substitution effect on the excited-state dynamics of rhodopsin" Journal of Physical Chemistry B. 102. 1334-1339 (1998)
• [文献書誌] Haik Chosrowjan: "Environmental effects on the femtosecond-picosecond fluorescence dynamics of photoactive yellow protein" Journal of Physical Chemistry B. 102. 7695-7698 (1998)
• [文献書誌] Sayuri Nomura: "Ordered structure formation of bacteriorhodopsin-hDHFR in a plasma membrane" Langmuir. 15. 214-220 (1999)
• [文献書誌] Toshihiko Oka: "Conformational change of helix G in the bacteriorhodopsin photocycle:" Biophysical Journal. 76. 1018-1023 (1999)
• [文献書誌] Mikio Kataoka: "Low energy dynamics of globular proteins studied by inelastic neutron scattering" Journal of Physcal Chemistry of Solid. (印刷中). (1999)
• [文献書誌] Yuji O.Kamatari: "The compact and expanded denatured conformations of apomyoglobin in methanol-water solvent" Protein Science. (印刷中). (1999)
• [文献書誌] Norio Hamada: "The analysis of light-induced conformational change of photoactivie protein" Photomedicine and Photobiology. (印刷中). (1999)