3_<10>ヘリックスモデル錯体による金属酵素の活性調節機構研究

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12740356
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 奥 浩之 群馬大学, 工学部, 助手 (20301749)
• キーワード: 3_<10>ヘリックス / ペプチド / 結晶構造解析 / αヘリックス / プラストシアニン / 金属タンパク質 / システイン / ヒスチジン

研究概要

蛋白質に見られる2次構造の1つ、3_<10>ヘリックスはαヘリックスより短い周期を持つらせん構造である。3_<10>ヘリックスは約3残基で1回転しi+2番目のアミノ酸残基と水素結合を、またαヘリックスは3.6残基で1回転しi+3番目のアミノ酸残基と水素結合をしている。
これまで3_<10>ヘリックスには積極的な役割は見出されてこなかった。今回我々は金属酵素の反応性制御部位に3_<10>ヘリックスを比較的多く存在することを見出した。そこで3_<10>ヘリックスの新しい役割を解明するために、3_<10>ヘリックスを形成するペプチドの探索と溶液・結晶構造研究、および実際の酵素活性中心配列の合成を行った。
通常のペプチド化合物は純度、構造不安定性、難溶性のために結晶化ができない。そこで本研究は、構造安定なヘリックスと溶解性の良い、-LeuLeuAla-と-LeuLeuLac-(Lac=L-lactic acid residue)のブロックオリゴマーについて行った。多くの配列について合成と結晶化試験の結果、Boc-Leu-Leu-Ala-(Leu-Leu-Lac)_3-Leu-Leu-OEt、Boc-(Leu-Leu-Lac)_3-Leu-Leu-OEt (Boc=t-butoxycarbonyl)の単結晶作成とX線構造解析に成功した。
結晶構造研究より、NHを持たないLac残基は3_<10>ヘリックスを誘導することがわかった。同様にNHを持たないPro残基を含む活性中心配列、plastcyaninの-Cys-Ser-Pro-His-を酵素モデルとして用いた。これにヘリックス構造を維持する配列、-LeuLeuAib-を加え、t-Bu-LeuLeuAib-CysAlaProHis-(LeuLeuAib)_2-OEt(Aib=aminoisobutylic acid residue)を合成した。現在、錯形成反応と3_<10>ヘリックスの解明を進めている。

研究成果

• [文献書誌] Ohyama,T.;Oku,H.;Hiroki,A.;Yoshida,M.;Katakai,R.: "Crystal Strucure of a Depsipeptide, Boc-(Leu-Leu-Lac)3-Leu-Leu-OEt."Biopolymers. (In press). (2001)
• [文献書誌] Ohyama,T.;Oku,H.;Hiroki,A.;Maekawa,Y.;Yoshida,M.;Katakai,R.: "The Crystal Strucure for a Depsipeptide Boc-(Leu-Leu-Ala)2-(Leu-Leu-Lac)3-OEt."Biopolymers. Vol.54. 375-378 (2000)
• [文献書誌] Oku,H.;Fujimoto,J.;Ohyama,T.;Hiroki,A.;Yoshida,M.;Katakai,R.: "Side Chain Conformational Changes During the Thermo-Shrinking Process : γ-Ray Polymerization and Spectroscopic Study of Uncrosslinked Poly (methacryloyl-Ala-OMe)"J.Polym.Sci., Part A : Polym.Chem.. Vol.38. 2671-2677 (2000)
• [文献書誌] Oku,H.;Ohashi,H.;Fujimoto,J.;Shimizu,M.;Yoshida,M.;Katakai,R.: "Conformational change of proline residues observed in swollen and shrunken phases : γ-Ray synthesis and variable temperature circular dichroism spectra of a thermo-responding polymer, poly (acryloyl-Pro-OMe)"J.Polym.Sci., Part A : Polym.Chem.. Vol.38. 4524-4530 (2000)
• [文献書誌] Hendri,J.;Hiroki,A.;Oku,H.;Yoshida,M.;Katakai,R.: "Volume Phase Transition of Methacryloyl-L-alanine Copolymer Hydrogels Controlled by the Terminal Groups in the Side Chains"J.Polym.Sci., Part A : Polym.Chem.. Vol.39. 56-62 (2001)
• [文献書誌] Ohyama,T.;Oku,H.;Katakai,R.: "Peptide Science 1999"310-Helix Nucleation in a Depsipeptide : Crystal Structure of Boc-(Leu-Leu-Ala)2-(Leu-Leu-Lac)3-OEt.. 4 (2000)
• [文献書誌] Oku,H.;Tetsuka,Y.;Ohyama,T.;Kobayashi,K.;Katakai,R.: "Peptide Science 1999"Spectroscopic Study of 3_<10> Helix Depsipeptides. 4 (2000)