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セレンは金属性と非金属性を併せもつユニークな元素である。その化学的性質は同族の硫黄に類似するが、金属との反応性は硫黄に比べてはるかに高く、多くの金属の生体内代謝や毒性に大きな影響を及ぼすことが知られている。一方、メタロチオネイン(MT)は種々の重金属を強固に結合する低分子タンパク質で、その構成アミノ酸組成の約1/3はシステインである。本研究は同族の硫黄化合物に比べて優れた重金属解毒作用を持つセレンに着目し、現在知られているMTの中で最小の分子量を持つNewrospora crassaのCu-MTを研究対象に、そのCys残基をセレノシステイン(SeCys)残基に置換したSeMTを合成し、その分光学的性質並びに金属結合能を明らかにすることを目的としている。
1.MTの7個のCys残基を全てSeCys残基に置換したSeMTをMerrifield法で合成する方法を検討した。SeCysはβ-クロロアラニンとNa_2Se_2から高収率で調製する方法を確立した。合成したSeMTはアミノ酸分析から目的物であることが確認され、原子吸光分析からCu-SeMTとCu-MTは共に1モル当り3グラム原子の銅を結合し、その原子価はESRから2価であることが証明された。Cu-SeMTは270nm付近に吸収肩を持つ特徴的な吸収スペクトルを示した。現在、各種金属の結合様式について検討中である。
2.遺伝子レベルからSeMTを合成するために、先ずMTの遺伝子を大腸菌に適応できるように化学合成し、その遺伝子の両端にMetコドンを配し、puc18のlacZ'遺伝子中に挿入した。MT-β-Gal融合タンパク質は大腸菌中で発現し、MTは融合タンパク質を臭化シアン分解することによって得られた。発現したMTと銅の複合体の分光学的特性は1.で合成したMTと類似していた。現在、MTのN末端に最も近い1個のCys残基をコードするTGTをSeCys残基をコードすることが知られているナンセンスコドンTGAに改変し、その発現を研究中である。
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