ヘモグロビンにおけるヘム鉄の蛋白質による機能制御

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11116209
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 長井 雅子 金沢大学, 医学部, 教授 (60019578)
• 研究分担者: 置塩 信行 金沢大学, 医学部, 助手 (20262561) ; 桜井 博 金沢大学, 医学部, 助教授 (00225848)
• キーワード: ヘモグロビン / アロステリー / 4次構造変化 / 紫外共鳴ラマン / 近紫外円二色性 / 芳香族アミノ酸 / T状態マーカー

研究概要

ヘモグロビンの協同性は酸素結合型(R)から脱酸素型(T)への2つの蛋白質の構造転移により、その活性中心のヘム鉄の酸素親和性が変わることによると考えられている。本研究ではどのような蛋白質の構造変化がヘム鉄に直接影響を与えるのかについて、特に蛋白質の変化を近紫外円二色性(CD)および紫外共鳴ラマン散乱(UVRR)により追求した。蛋白質のどの部分がその構造転移の鍵をにぎっているかを明らかにするために、以下の3点について主としてヘモグロビンの変異体を用いて研究を行った。
(1)紫外共鳴ラマン散乱によるヘモグロビンの四次構造変化に関与するチロシン残基の同定:今回はα1β2サブユニット界面に存在するTyr残基、α140、β35およびβ145Tyrの寄与をそれらの変異体を用いて調べたところ、α140Tyrは波数シフトと強度変化の両方に、β145Tyrは強度変化に関与したが、β35Tyrには変化がなかった。この成果はBiochemistryに発表した。
(2)近紫外CDにおけるT-stateマーカーバンドの由来:DeoxyHbにのみ見られる287nmの負のCDバンドはT-stateマーカーとして知られている。このCDバンドがどのアミノ酸残基に由来するのかについて追求した。ここではHb Hirose(β37Trp->Ser)とHb Rouen(α140Tyr->His)の2つの変異体を用いて調べた結果、α140Tyrは30%、β37Trpの寄与は26%であった。この成果はポーランドで開かれた第7回CDに関する国際学会(平成11年8月25-29日)にて発表し、Chirarityに投稿して平成12年1月27日付で受理され、現在印刷中である。

研究成果

• [文献書誌] M. Nagai, H. Wajcman, A. Lahary, T. Nakatsukasa, S. Nagatomo & T. Kitagawa: "Quaternary Structure Sensitive Tyrosine Residues in Human Hemoglobin : UV resonance Raman Studies of Mutants at α140, β35 and β145 Tyrosine"Biochemistry. 304・4. 1423-1451 (1999)
• [文献書誌] S. Nagatomo, M. Nagai, A. Tsuneshige, T. Yonetani & T. Kitagawa: "UV Resonance Raman Studies of αNitrosyl Hb Derivatives : Relation Between α1-β2 Interface Interactions and the Fe-Histidine Bonding of αHeme"Biochemistry. 38・30. 9659-9666 (1999)
• [文献書誌] N. Okishio, M. Nagai, R. Fukuda, S. Nagatomo & T. Kitagawa: "Interactions of Phosphatidyl 3-kinase SH3 Domain with Its Ligand Peptide Studied by Absorption, Circular Dichroism and UV Resonance Raman"Biospectroscopy & Biopolymer. (印刷中). (2000)
• [文献書誌] R. Li, Y. Nagai & M. Nagai: "Contribution of α140Tyr and β37Trp to the Near-UV CD Spectra on Quaternary Structure Transition of Human Hemoglobin A"Chirality. (印刷中). (2000)