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2008 年度 実績報告書

ホタルルシフェラーゼは発光反応をどのように制御しているか

研究課題

研究課題/領域番号 19370039
研究機関京都大学

研究代表者

中津 亨  京都大学, 薬学研究科, 准教授 (50293949)

研究分担者 平竹 潤  京都大学, 化学研究所, 教授 (80199075)
加藤 太一郎  兵庫県立大学, 工学研究科, 助教 (60423901)
キーワードルシフェラーゼ / 発光反応 / X線結晶構造解析 / 量子収率 / 反応中間体アナログ / ルシフェリン
研究概要

ホタルによる黄緑色の発光反応は、発光基質ルシフェリンと、ATP、分子状酸素、そして発光反応を触媒するタンパク質、ルシフェラーゼによる酵素反応であり、生成してきた励起状態のオキシルシフェリンが基底状態に落ちる際、励起エネルギーが光として放出され発光する。この反応において、発光基質であるルシフェリンが同じであるにもかかわらず、酵素であるルシフェラーゼのわずか1アミノ酸置換により、発光色が赤色に変化することが知られている。そしてこの発光色変化は触媒付近のみならず、触媒機能とは全く異なる部分の変異でも生じることが知られている。しかしながらなぜこのようなことが生じるのか、その詳細なメカニズムは不明である。そこで、様々な発光色変異体を作成し、それぞれの立体構造を決定し、構造比較することにより発光色を決定しているメカニズムを明らかにしようとするものである。前年度作成したゲンジボタルルシフェラーゼのベクターを用い、より効率的は新規大量培養精製の構築を行った。またどうようにヘイケボタルルシフェラーゼについても同様の系の構築を行った。これらルシフェラーゼサンプルとアナログを用い結晶化を行った。ホタルにおける発光は明滅が繰り返されており、ルシフェラーゼだけではこの現象を行うことができない。そのためには生成物であるオキシルシフェリンをルシフェリンに変換するルシフェリン再生酵素が必要である。そこで、本酵素の構造解析を目指し、大量培養発現系の構築を行った。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2008

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件)

  • [雑誌論文] Structural basis for gibberellin recognition by its receptor GID12008

    • 著者名/発表者名
      Shimada A, Ueguchi-Tanaka M, Nakatsu T, Nakajima M, Naoe Y, Ohmiya H, Kato H, Matsuoka M.
    • 雑誌名

      Nature 456

      ページ: 520-523

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanism of efficient firefly bioluminescence via adiabatic transition state and seam of sloped conical intersection2008

    • 著者名/発表者名
      Chung LW, Hayashi S, Lundberg M, Nakatsu T, Kato H, Morokuma K.
    • 雑誌名

      J Am Chem Soc. 130

      ページ: 12880-12881

    • 査読あり

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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