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本研究では、気体分子を生理的なエフェクターとする金属含有センサータンパク質の構造と機能の解明を目的として研究を行った。本年度は特に、ヘム(鉄ポルフィリン錯体)をセンサー本体として利用しているヘム含有型気体分子センサータンパク質を主な研究対象として研究を行った。これまでの研究で明らかにしたグロビンドメインをヘム含有センサードメインとして利用しているHemATのアミノ酸配列を参考に、DNAデータベース解析を行い、HemATと同様なグロビン型センサードメインを有していると考えられる新規なセンサータンパク質の検索を行った。その結果、分子のN末領域にグロビンドメインを、C末領域にdi-guanylate cyclaseドメインを有する新規センサータンパク質を発見し、本タンパク質をHemDGCと命名した。HemDGCの大腸菌における大量発現系の構築に成功し、その精製法の確立を行った。HemDGCは、分子中にヘムを含むホロ型酵素として精製することが出来た。精製したHemDGCの共鳴ラマン散乱スペクトル、紫外・可視吸収スペクトルの測定を行い、HemDGC中に含まれるヘムの基本的な性質を明らかにした。HemDGCは、これまでに報告されている酸素センサータンパク質HemATと同様、ヒスチジンを軸配位子とする5配位型ヘムを有しており、酸素、一酸化炭素、一酸化窒素などの外部配位子が配位することが分かった。HemDGCの生理的意義は、di-guanylate cyclase活性による環状di-GMP生成にある。本酵素活性は、外部配位子のヘムへの結合により制御されていると推定される予備的な実験結果を得た。今後は、外部配位子による酵素活性制御の分子機構の解明を目指し、各種変異体酵素の調製と、それらの詳細な解析を行う予定である。
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