分子生物学的手法によるウシと細菌のチトクロム酸化酵素のプロトンポンプ機構の研究

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21370073
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 兵庫県立大学
• 研究代表者: 島田 秀夫 兵庫県立大学, 大学院・生命理学研究科, 教授 (80095611)
• 連携研究者: 片山 幸江 兵庫県立大学, 大学院・生命理学研究科, 特任講師 (70464998) ; 網中 良太 兵庫県立大学, 大学院・生命理学研究科, 特任助教
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: タンパク質 / 核酸の構造 / 動態 / 機能

研究概要

我々が開発したHeLa 細胞を宿主とするウシ・ヒト雑種酵素発現系を利用して、ウシ心筋チトクロム酸化酵素で提案されているH+輸送経路の一つD-pathway の変異体解析を行った。細菌酵素のこれに対応した経路の変異体解析が支持するH^+能動輸送機能は否定された。振動分光法を用いたH^+輸送機構の研究に必須である部位特異的同位体標識のために無細胞系によるタンパク質発現を試みた。大腸菌を利用してサブユニット数が少ない細菌酵素の機能発現系は確立した。

研究成果

• [雑誌論文] Characterization by mutagenesis analysis of putative proton transfer pathway, D-pathway of bovine heart cytochrome c oxidase (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryohta Aminaka, Kunitoshi Shimokata, Mai Itoh, Yukie Katayama, Tomitake Tsukihara, Shinya Yoshikawa, and Hideo Shimada
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 151 ページ: S31
• [雑誌論文] Mutagenesis analyses of D-pathway of bovine heart cytochrome c oxidase suggest that the pathway does not transfer the pumping protons (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryohta Aminaka, Mai Itoh, Kunitoshi Shimokata, Yukie Katayama, Tomitake Tsukihara, Shinya Yoshikawa, and Hideo Shimada
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 巻: 1817 ページ: 93-93
• [雑誌論文] Cell-free synthesis of cytochrome c oxidase, a multicomponent membrane protein (2010)
  • 著者名/発表者名: Yukie Katayama, Kunitoshi Shimokata, Makoto Suematsu, Takashi Ogura, Tomitake Tsukihara, Shinya Yoshikawa, and Hideo Shimada
  • 雑誌名: J . Bioenerg. Biomembr 巻: 42 ページ: 235-240
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutagenesis studies on D-pathway function of bovine heart cytochrome c oxidase (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryohta Aminaka, Kunitoshi Shimokata, Mai Itoh, Yukie Katayama, Tomitake Tsukihara, Shinya Yoshikawa, and Hideo Shimada
  • 雑誌名: Biochimica Biophysica Acta 巻: 1797 ページ: 93-94
• [雑誌論文] Mutagenesis studies on the functional roles of possible proton transfer pathways in bovine heart cytochrome c oxidase (2009)
  • 著者名/発表者名: Hideo Shimada
  • 雑誌名: J. Biol. Inorg. Chem 巻: 14(Suppl 1) ページ: S12
• [雑誌論文] Structure and dynamics of cytochrome c oxidase as studies with resonance Raman spectroscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: Takashi Ogura
  • 巻: 14(Suppl 1)
  • ページ: S13
• [学会発表] Characterization by mutagenesis analysis of putative proton transfer pathway, D-pathway of bovine heart cytochrome c oxidase (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryohta Aminaka, Kunitoshi Shimokata, Mai Itoh, Yukie Katayama, Tomitake Tsukihara, Shinya Yoshikawa, and Hideo Shimada
  • 学会等名: 第50回日本生物物理学会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 20120900
• [学会発表] Mutagenesis analyses of D-pathway of bovine heart cytochrome c oxidase suggest that the pathway does not transfer the pumping protons (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryohta Aminaka, Mai Itoh, Kunitoshi Shimokata, Yukie Katayama, Tomitake Tsukihara, Shinya Yoshikawa, and Hideo Shimada
  • 学会等名: 17th European Bioenergetics Conference
  • 発表場所: Freiberg, Germany
  • 年月日: 20120900
• [学会発表] ウシ心筋チトクロムc 酸化酵素のプロトン輸送経路の変異体解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 網中良太、下方国稔、伊藤真衣、片山幸江、月原冨武、吉川信也、島田秀夫
  • 学会等名: 第37回日本生体エネルギー研究会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20111200
• [学会発表] Development of a Paracoccus denitorificans cell-free protein synthesis system (2011)
  • 著者名/発表者名: Yukie Katayama, Mai Itoh, Shinya Yoshikawa, and Hideo Shimada
  • 学会等名: 第49回日本生物物理学会
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 20110900
• [学会発表] Mutagenesis analysis of proton transport pathway suggested by X-ray structure of bovine heart cytochrome c oxidase (2011)
  • 著者名/発表者名: Ryohta Aminaka, Kunitoshi Shimokata, Mai Itoh, Yukie Katayama, Tomitake Tsukihara, Shinya Yoshikawa, and Hideo Shimada
  • 学会等名: 第49回日本生物物理学会
  • 発表場所: 姫路 (一般発表と招待講演)
  • 年月日: 20110900
• [学会発表] Diversity in proton pumping mechanisms of the terminal oxidases, in symposium " Structural Features and Molecular Evolution of Bioenergetic Enzymes (2011)
  • 著者名/発表者名: Hideo Shimada, and Shinya Yoshikawa
  • 学会等名: 第49回日本生物物理学会
  • 発表場所: 姫路 (招待講演)
  • 年月日: 20110900
• [学会発表] Proton pumping pathway of bovine heart cytochrome c oxidase (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryohta Aminaka, Kunitoshi Shimokata, Mai Ito, Yukie Katayama, Tomitake Tsukihara, Shinya Yoshikawa, and Hideo Shimada
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20100900
• [学会発表] Characterization of histidine-tagged cytochrome P450cam and its synthesis in a cell-free system (2010)
  • 著者名/発表者名: Yukie Katayama, Miyuki Yoshiya, Keisuke Sakurai and Hideo Shimada
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20100900
• [学会発表] Mutagenesis studies on the functional mechanism of cytochrome c oxidase and cytochrome P450cam (2010)
  • 著者名/発表者名: Hideo Shimada
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会
  • 発表場所: 仙台 (招待講演)
  • 年月日: 20100900
• [学会発表] Mutagenesis studies on D-pathway function of bovine heart cytochrome c oxidase (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryohta Aminaka, Kunitoshi Shimokata, Mai Itoh, Yukie Katayama, Tomitake Tsukihara, Shinya Yoshikawa, and Hideo Shimada
  • 学会等名: 16th European Bioenergetics Conference
  • 発表場所: Warsaw Poland
  • 年月日: 20100700
• [学会発表] ウシ心筋チトクロムc 酸化酵素のX 線構造が示唆する水形成用プロトン輸送系の機能解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 網中良太、下方国稔、伊藤真衣、片山幸江、月原冨武、吉川信也、島田秀夫
  • 学会等名: 第6回「生体超分子の構造形成と機能制御の原子機構」公開シンポジュウム大阪
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20091200
• [学会発表] 細菌チトクロムc 酸化酵素の変異体解析が支持するプロトンポンプ経路の変異に対応したウシ心筋酵素部位の変異体解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 網中良太、下方国稔、伊藤真衣、片山幸江、月原冨武、吉川信也、島田秀夫
  • 学会等名: 生体エネルギー研究会第35回討論会
  • 発表場所: 旭川
  • 年月日: 20091200
• [学会発表] Site-directed isotope labeling of cytochrome c oxidase (2009)
  • 著者名/発表者名: Hideo Shimada, Yukie Katayama, Takashi Ogura, Tomitake Tsukihara, Shinya Yoshikawa
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会
  • 発表場所: 徳島 (招待講演)
  • 年月日: 20091100
• [学会発表] Synthesis of Paracoccus denitrificans cytochrome c oxidase in the E. coli cell-free system (2009)
  • 著者名/発表者名: Yukie Katayama, Tomitake Tsukihara, Shinya Yoshikawa, and Hideo Shimada
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 20091100
• [学会発表] The functional analysis of hydrogen bond network in bovine heart cytochrome c oxidase by mutagenesism (2009)
  • 著者名/発表者名: Ryohta Aminaka, Kunitoshi Shimokata, Mai Itoh, Yukie Katayama, Tomitake Tsukihara, Shinya Yoshikawa, and Hideo Shimada
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 20091100
• [学会発表] ウシ(サブユニットI)/ヒト雑種チトクロムc 酸化酵素のHeLa 細胞発現系:ミトコンドリアにおけるミトコンドリアおよび核由来タンパク質の発現誘導 (2009)
  • 著者名/発表者名: 下方国稔、網中良太、末松 誠、月原富武、吉川信也、島田秀夫
  • 学会等名: 第82回日本生化学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20091000
• [学会発表] Mutagenesis Studies on the Functional Roles of Possible Proton Transfer Pathways in Bovine Heart Cytochrome c Oxidase (2009)
  • 著者名/発表者名: Hideo Shimada, Kunitoshi Shimokata, Ryohta Aminaka, Yukie Katayama, Kazumasa Muramoto, Tomitake Tsukihara, Shinya Yoshikawa
  • 学会等名: 14th International Conference in Biological Inorganic Chemistry
  • 発表場所: Nagoya, Japan (Invited)
  • 年月日: 20090700