均一標識試料による固体高分解核磁気共鳴法を用いた生体分子のインタクト構造解析

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12450341
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 野澤 庸則 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10006322)
• 研究分担者: 小林 正幸 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70271864) ; 大友 征宇 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10213612)
• キーワード: 固体高分解NMR / クロロゾームアンテナ / バクテリオクロロフィルc / タイマー / RFDR / 光合成アンテナ / MCD / 安定同位体標識

研究概要

均一標識試料を用いた固体高分解核磁気共鳴法による生体分子のインタクト構造解析を行う手法の確立を行い、本手法の適用を紅色光合成細菌の膜内アンテナLH1および緑色光合成細菌のクロロゾームアンテナを選択して行った。試料の調製は適切な光合成細菌の培養を、安定同位体13C標識した化合物を培地に用いることで行った。
前者に関してはまず溶液NMRを用いてどこまで構造解析が行い得るかを、測定したスペクトルのシグナル帰属を行うことから検討した。デタージェントであるオクチルグルコシドを重水素化した試薬に替え、均一標識したバクテリオクロロフィルを用いることにより、多くのバクテリオクロロフィル由来のシグナルの帰属に成功し構造解析に適用可能であるとの結果を得た(研究発表論文1)。
後者に関しては、13C標識したバクテリオクロロフィルcを作成し、これからCH_2Cl_2処理によりモデルクロロゾームアンテナを作成し、この試料について、固体相関NMRの測定を行い構造の検討を行った(研究発表論文3)。この結果を対照実験として行ったCH_2Cl_2処理により得られるバクテリオクロロフィルc会合体の特性評価を磁気円偏向二色性を用いて評価した結果(研究発表論文2)と比較した。固体高分解NMRの結果はバクテリオクロロフィルcのそれぞれのシグナルが対を作って2つずつ観測されるという大変興味深い結果を得た。これはCH_2Cl_2処理により作成したバクテリオクロロフィルc会合体がクロロゾームと類似した基本構造を構築しているとして解析された。

研究成果

• [文献書誌] Z-Y.Wang, Y.Muraoka, M.Shimonaga, M.Kobayashi, T.Nozawa: "Selective Detection and Assignment of the Solution NMR Signals of Bacteriochlorophyll a Reconstituted Subunit of a Light-Harvesting Complex"Journal of Am. Chem. Soc.. (in press).
• [文献書誌] M.Umetsu, R.Seki, Z-Y.Wang. I.Kumagai, T.Nozawa: "Circular and Magnetic Circular Dichroism Studies of Bacteriochlorophyll c Aggregates : T-shaped-and Antiparallel-Dimers"Journal of Physical Chemistry.. (Accepted).
• [文献書誌] M.Umetsu, R.Seki, Z-Y.Wang. I.Kumagai, T.Nozawa: "Magic-Angle Spinning NMR under ultra-high field revealed two forms of intermolecular interaction within CH2C12 treated (31R)-tye bacteriochlorophyll c solid aggregate"CHEMBIOCHEM. (to be submitted).
• [文献書誌] M.Umetsu, Z-Y.Wang, T.Nozawa: "A new approach of magnetic circular dichroism to the electronic state analysis of intact photosynthetic pigments"_Recent Res. Devel. Phy. Chem.. 5巻. 185-208 (2001)