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本年度は、(i)４本鎖コイルドコイル蛋白質への内部制御によるヘモシアニン様二核銅活性部位の導入を目指した理論モデリングと、(ii)人工蛋白質の理論設計に必要な蛋白質の基本ブロックであるαヘリックスやβシート形成に関わる相互作用の解明を実施した。
(i)に関しては、以前のパープル銅二核中心の導入の際にCysが重要な役割をした経験、タコヘモシアニンではCysが銅イオンの取り込みに寄与するという知見をもとに、まずヘモシアニンで銅イオンに配位するHisの近傍にCysをおき、取り込みを促進させる戦略をとった。実験による実証実験では、Cysがない場合では銅イオンが一個しか入らなかったが、Cysを導入することでICP測定により1.65等量の銅イオンが確認された。しかしながらこの人工蛋白質の理論モデリングでは、銅イオン間距離が約7オングストロームとかなり離れていた。そこでHisの位置をかえることにより、銅イオン間距離が約4オングストロームとデオキシ型に近いヘモシアニン様二核銅活性部位のモデリングができた。今後はこの理論モデリングに基づいた実験による実証を行っていく。
(ii)に関しては、昨年までの方法ではαヘリックス内の水素結合とβシート内の水素結合を同じ方法で定量化できていない。そこでMolecular Tailoring Approach(MTA)という解析法を使って定量化を試みた。結果、αヘリックスに比べてβシートの方が短く、相互作用の強い水素結合を与えることがわかった。これはβシートではβストランド同士がほぼ独立しているため、水素結合エネルギーが最大になるようにストランド同士が相互作用できるが、αヘリックスでは水素結合を形成するN-H基とC=O基が短い共有結合でつながっているおり、構造の制約のためであることが判明した。またβシートでも平行型より反平行型の方が水素結合が直線上にできやすいため安定化することも明らかとなった。
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