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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。
CooAに関する研究では、光合成細菌Rhodospirillum rubrum由来のCooA(Rr-CooA)および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、HemATに関しては枯草菌由来のHemAT-Bsを対象として研究を行った。大腸菌を用いたこれらセンサータンパク質の大量発現系を構築した。また、部位特異的アミノ酸変異導入と発現共鳴ラマン散乱、電子スピン共鳴、NMR、電子吸収スペクトル等の各種分光学的な測定を駆使することにより、これらセンサータンパク質の活性中心近傍構造を分子レベルで詳細に決定した。Ch-CooAについては、イミダゾール結合型の結晶構造の決定に成功した。得られた結晶構造と、分光学的測定および機能解析により得られた結果を総合し、CooAによる一酸化炭素センシング、ならびにシグナル伝達機構の解明を行った。
HemATに関する研究では、野生型ならびに各種変異型HemATを用いて通常の共鳴ラマンスペクトル、および時間分解共鳴ラマンスペクトルの測定を用い、気体分子がヘムに配位した後に誘起されるヘム周辺の局所構造変化を解析することにより、HemATによる選択的酸素センシングの分子機構解明を行った。
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