膜タンパク質のunfoldingおよびrefolding中間体の比較研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13780527
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 園山 正史 東京農工大学, 工学部, 助手 (40242242)
• キーワード: 膜タンパク質 / バクテリオロドプシン / 変性中間体 / 光誘起変性 / レチナール / refolding / 安定性 / 二次元結晶

研究概要

膜タンパク質の構造・機能に関する情報は、水溶性タンパク質に比較して圧倒的に少ない状況であり、基礎・応用の両面から、膜タンパク質に関する研究の重要性が急速に高まっていると言える。本研究では、機能上重要な膜タンパク質である7本膜貫通型のモデルタンパク質として立体構造が明らかなバクテリオロドプシン(bR)を対象とし、その構築原理を明らかにすることを最終目標としている。この研究において、native構造⇔変性構造の中間状態を明らかにすることはきわめて重要なステップとなる。本年度は、これまでに見出した、光照射下では変性がおきる暗中高温変性中間体の安定性を詳細に検討した。
60℃以上で見られた光誘起変性では、変性の速度定数が異なる2つの成分が存在することから、紫膜中のbRには、安定性が異なる少なくとも2つの状態があることがわかった。このことは、単量体に可溶化されたbRでは単一成分の変性で説明できたことと対照的であった。変性の遅い成分は暗中における変性に近い速度定数を示した。また、変性の速度定数の大きい成分の小さい成分に対する比は温度上昇とともに大きくなり、80℃以上ではほぼ1となった。
バクテリオオプシン(bO)とレチナールからのrefoldingの研究では、bOが不可逆に構造変化を起こす高い温度においても、レチナールを加えると比較的高い効率でrefoldingが生じることがわかった。このことは、高温におけるタンパク質のゆらぎがレチナールの結合にとって重要であることを示唆している。

研究成果

• [文献書誌] Yokoyama et al.: "Irreversible Photobleaching of Bacteriorhodopsin from A High-Temperature Intermediate State"J. Biochem.. 131・6. 785-790 (2002)
• [文献書誌] Sonoyama et al.: "Enhancement of Hydroxylamine Reactivity of Bacteriorhodopsin at High Temperature"J. Photosci.. 9・2. 299-301 (2002)
• [文献書誌] Yokoyama et al.: "Kinetic Measurements of Irreversible Photobleaching of Bacteriorhodopsin in A High-temperature Intermediate State"J. Photosci.. 9・2. 296-298 (2002)
• [文献書誌] Mitaku et al.: "Structural Stability of High-temperature State of Bacteriorhodopsin : A Model of Multi-state Membrane Proteins"J. Photosci.. 9・2. 118-122 (2002)
• [文献書誌] Hasegawa et al.: "Analysis of Thermal Phase Transition via Time-Resolved Infrared Spectra Using Partial Least Squares Regression Modeling Parameters"Appi. Spectrosc.. 56・3. 288-294 (2002)
• [文献書誌] Yamane et al.: "Raman Spectrum of Model Peptide (Ala-Gly)_<15> for Bombyx mori Silk Fibroin with Silk I Form and Theoretical Calculation according to Repeated β-turn type II Structural Model"Sen'I Gakkaishi. 58・9. 327-331 (2002)