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本研究では、一酸化炭素を生理的なエフェクターとする新規な転写調節因子CooA、酸素に対する走化性制御系において酸素センサーとして機能するシグナルトランスデューサータンパク質HemAT、および硫酸還元菌に含まれる新規な走化性シグナルトランスデューサータンパク質DcrAを主な研究対象とし、これら気体分子センサータンパク質の構造機能相関の解明を目的として研究を行った。好熱性一酸化炭素酸化細菌Carboxydothermus hydrogenoformans由来のCooAホモログ(Ch-CooA)を単離精製し、その結晶化条件の検討を行った。その結果、酸化型ヘムにイミダゾールが結合したCh-CooAの結晶化に成功し、その結晶構造を明らかにした。本結晶は、構造解析のためのX線照射によりヘムが還元されることが分かった。得られた結晶構造と、これまでに報告されている光合成細菌由来のCooA(Rr-CooA)との構造を詳細に比較検討することにより、CooA中のヘムにリガンドが結合した場合に誘起されるタンパク質構造変化について明らかにし、生理的なエフェクターである一酸化炭素が結合した場合に誘起される構造変化についても考察した。
HemATに関しては、生理的なエフェクターである酸素が結合した場合に誘起される構造変化について、共鳴ラマン分光法を用いて詳細に検討した。その結果、HemAT中のヘムに酸素が結合すると、His86とヘムのプロピオン酸基との間に水素結合が形成され、その後、一連の水素結合ネットワークの組み換えが起こり、遠位側ヘムポケットの構造変化が誘起されることを明らかにした。
本研究では、硫酸還元菌に含まれるDcrAがc型ヘムを含む、これまでに例の無い、新規なヘム含有型センサータンパク質であることも明らかにした。各種分光学的な測定により、DcrAの基本的な性質を明らかにした。
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