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2018 年度 実施状況報告書

金属酵素の機能制御機構における酵素分子全体の動的構造効果:モデル蛋白質による検証

研究課題

研究課題/領域番号 17K01947
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

松尾 貴史  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (50432521)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード金属酵素 / サブチリシン / 金属配位 / 補助配位子
研究実績の概要

金属含有酵素の機能の発揮箇所である中心金属イオン部分の反応性は、金属配位部位の局所的な構造効果のみならず、生体高分子全体の構造柔軟性とカップルしていることを、昨年度の研究で実験的に明らかにした。しかし、構築したチオールサブチリシン内Cu(II)錯体の配位に関与するアミノ酸残基は、タンパク質構造の幾何学的配置から、Cys、Hisのみであるため、その後の研究展開に支障があると予想された。そこで、今年度は、昨年度の研究で用いたチオールサブチリシンのCys221に対して、化学修飾を行ない、補助配位子の導入を検討し、遷移金属イオンの結合能について検証した。
2-ブロモメチルピリジンを化学修飾剤として作用させたところ、メチルピリジン部分に相当する質量増加が観測された。この化学修飾タンパク質に対して、遷移金属イオンの配位能を検討したところ、Cu(II), Zn(II), Ru(III)等、金属イオンの結合をICP-MS、UV-visによって確認できた。化学修飾を施さなかったチオールサブチリシンと、金属結合能について、EDTAによるキレート除去実験によって比較を行ったところ、メチルピリジンを導入した化学修飾チオールサブチリシンの方が、これらの金属イオンを強く結合する結果が得られ、ピリジン部位が補助配位子として機能していることが明らかとなり、簡便な化学修飾で、新たな金属錯形成場を構築することが可能であることが示された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

簡便な方法による新たなタンパク質金属錯体の構築が可能であることが示され、人工金属酵素の反応性と、生体高分子全体の構造柔軟性との相関関係を実験的に検証するモデルタンパク質として利用できる素材が得られた。

今後の研究の推進方策

構築したタンパク質内金属錯体上での触媒反応活性の検討と、生体高分子の構造柔軟性と触媒活性との相関関係を実験的に検証する。

次年度使用額が生じた理由

29年度および30年度に実施予定であった蛋白質の結晶構造解析において、結晶化には成功したものの高分解能の構造解析のために、さらなる条件検討が必要となった。また、タンパク質内金属錯体の反応性に対するタンパク質構造柔軟性効果の伝搬様式を検討するために、変異体発現系の構築を行ったが、得られたタンパク質の安定性に問題が生じたため、別種類の変異体作成の必要性が生じた。このため、生化学実験試薬の購入および学外実験に伴う機器使用代、旅費に使用する予定である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [学会発表] Sequential conjugation of different synthetic molecules onto protein surface with two cysteine residues based on the reactivities of cysteine thiols2019

    • 著者名/発表者名
      Teruyuki Miyake, Yoji Fukada, Shun Hirota, Takashi Matsuo
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
  • [学会発表] チオールサブチリシンに結合したカルシウムイオンの結合状態が及ぼす主鎖の構造柔軟性およびシステインの反応性評価2018

    • 著者名/発表者名
      松尾貴史、菖蒲勇、河野尊匡、権田勝也、廣田俊
    • 学会等名
      第45回生体分子科学討論会
  • [学会発表] Combination of metathesis catalyst complexes and protein: From the development of metathesis-catalyzing artificial enzymes to application as a biorthogonal tool2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Matsuo, Takefumi Yoshida, Chie Imai, Shun Hirota, Kazumo Wakabayashi, Catur Jatmika
    • 学会等名
      43rd International Conference on Coordination Chemistry 2018 (ICCC-2018)
    • 国際学会
  • [図書] Advances in Bioorganometallic Chemistry2018

    • 著者名/発表者名
      Daniel F. Sauer, Takashi Matsuo, Akira Onoda, Jun Okuda, Takashi Hayashi
    • 総ページ数
      472
    • 出版者
      Elsevier
    • ISBN
      9780128141977
  • [備考] 松尾貴史ホームページ

    • URL

      http://mswebs.naist.jp/LABs/hirota/tmatsuo/matsuo_jpn.html

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公開日: 2019-12-27  

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