2002 年度実績報告書

イェロープロテインの構造、物性および機能

研究課題

研究課題/領域番号	13480221
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	上久保裕生奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助手 (20311128) 山崎洋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 (40332770) 今元泰奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教授 (80263200)
キーワード	イェロープロテイン / 光受容蛋白質 / 光反応 / シグナル伝達 / 蛋白質構造変化 / X線結晶構造解析 / X線溶液散乱
研究概要	PYPの活性中間体であるM中間体の寿命に顕著なアニオン依存性があることを発見した。無機アニオンや酢酸イオンでは、長寿命化はイオン強度のみによるが、クエン酸など多価の有機酸イオンでは、イオン強度の効果のほかに、イオン種特異的な効果があることを明らかにした。多価有機酸イオンの存在下での溶液構造を解析することで、これらのイオンがM中間体に特異的に結合することを示した。PYPの標的蛋白質は同定されていないが、この特異的有機酸の結合は、標的認識のモデルとなると考えられる。 R52Q部位特異変異体を用いて、同様の測定を行ったところ、R52Qについては、イオン強度によるM中間体長寿命化だけが観測され、多価有機酸イオンの結合は観測されなかった。この事実は、R52が標的結合部位を構成していることを示している。 R52の役割を調べるために、R52Q変異体の結晶構造解析を行なった。野生型の結晶構造と比較により、R52近傍の水分子の位置だけが異なっていることが明らかになった。また。野生型とR52QのFTIRにより、L中間体形成に伴う水分子の変化を観測された。L中間体で発色団がプロトン化することがわかっているため、この水が発色団のpKa制御に働いていることが示唆された。また、結晶構造に基づき、PYPにおけるクエン酸の結合様式を推定した。 M中間体形成に伴う構造変化を明らかにするために、N末端を切断したPYP(T6、T15、T23)について、暗状態とM中間体についてX線溶液散乱実験を行なった。その結果、M中間体形成に伴いPYPの慣性半径が増加すること、増加の程度は、T6と未切断PYPはほぼ等しいが、T15及びT16では1A以上小さくなることが判明した。この結果から、M中間体での構造変化について、C末端側β構造を含むドメインの膨潤が起きるとともに、N末領域がC末端側ドメインから離れることが明らかになった。

研究成果
(8件)

すべてその他

すべて文献書誌 (8件)

[文献書誌] Noboru Mataga: "Ultrafast photoinduced reaction dynamics of photoactive yellow protein (PYP)"Chemical Physics Letters. 352. 220-225 (2002)
[文献書誌] Kan Takeshita: "Thermodynamic and transport properties of intermediate states of the photocyclic reaction of photoactive yellow protein"Biochemistry. 41. 3037-3048 (2002)
[文献書誌] Nobutaka Shimizu: "Effect of organic anions on the photoreaction of photoactive yellow protein"Journal of Biochemistry. 132. 257-263 (2002)
[文献書誌] Yasushi Imamoto: "Light-induced global conformational change of photoactive yellow protein in solution"Biochemistry. 41. 13595-13601 (2002)
[文献書誌] Kan Takeshita: "Structural change of site-directed mutants of PYP : New dynamics during pR state"Biophysical Journal. 83. 1567-1577 (2002)
[文献書誌] Yasushi Imamoto: "Structure and Photoreaction of Photoactive Yellow Protein"Journal of Photoscience. 9. 126-129 (2002)
[文献書誌] Eriko Mano: "Comparison of the photochemical reaction of photoactive yellow protein in crystal with reaction in solution"Spectroscopy. (印刷中). (2003)
[文献書誌] 清水伸隆: "結晶構造解析によるイエロープロテインの光反応モデルとその問題点"生物物理. 42. 162-167 (2002)

2002 年度 実績報告書

イェロープロテインの構造、物性および機能

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)

研究成果

[文献書誌] Noboru Mataga: "Ultrafast photoinduced reaction dynamics of photoactive yellow protein (PYP)"Chemical Physics Letters. 352. 220-225 (2002)

[文献書誌] Kan Takeshita: "Thermodynamic and transport properties of intermediate states of the photocyclic reaction of photoactive yellow protein"Biochemistry. 41. 3037-3048 (2002)

[文献書誌] Nobutaka Shimizu: "Effect of organic anions on the photoreaction of photoactive yellow protein"Journal of Biochemistry. 132. 257-263 (2002)

[文献書誌] Yasushi Imamoto: "Light-induced global conformational change of photoactive yellow protein in solution"Biochemistry. 41. 13595-13601 (2002)

[文献書誌] Kan Takeshita: "Structural change of site-directed mutants of PYP : New dynamics during pR state"Biophysical Journal. 83. 1567-1577 (2002)

[文献書誌] Yasushi Imamoto: "Structure and Photoreaction of Photoactive Yellow Protein"Journal of Photoscience. 9. 126-129 (2002)

[文献書誌] Eriko Mano: "Comparison of the photochemical reaction of photoactive yellow protein in crystal with reaction in solution"Spectroscopy. (印刷中). (2003)

[文献書誌] 清水 伸隆: "結晶構造解析によるイエロープロテインの光反応モデルとその問題点"生物物理. 42. 162-167 (2002)

2002 年度実績報告書

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)

[文献書誌] 清水伸隆: "結晶構造解析によるイエロープロテインの光反応モデルとその問題点"生物物理. 42. 162-167 (2002)