1997 Fiscal Year Annual Research Report

超好熱菌酵素による機能性人工膜

Research Project

Project/Area Number	07558128
Research Institution	Jichi Medical School
Principal Investigator	香川靖雄自治医科大学, 医学部, 教授 (30048962)
Keywords	hyperthermophile / chaperone / biomembrane / HSP70 / racemase / ATPase / reconstitution / heat shock
Research Abstract	超好熱性細菌による機能性人工膜にとって重要なのは酵素の極度の安定性である。機能を持つ人工膜の再構成はすでに可能となり、多くのバイオセンサーが実用化された。しかしこれらの安定性は低く、長期間使用には欠陥がある。したがってa.すでに高次構造の既知な膜ATPaseと相同な超好熱V型ATPaseの機能と安定性。b.高次構造の制御を行う超好熱シャペロンの機能を解明した。a.b.共に共通のATPase相同部分があるため、クローニングには共通の方法が用いられた。 a.安定性残基の決定。超好熱菌Desulfurococcs Strain SYからV型ATPase遺伝子をクローニングし、ECGABDクラスター構造が発見された。これを発現し、電算機で相同性検索を行い、既知の好熱菌のATPaseのX線解析と対照して、その高次構造の熱安定性を残基から決定した。好熱性を高める残基置換はAsp→Glu(ヘリックス構造安定化置換)が最も多く、その逆方向(Glu→Asp)の置換は希である。次に多い置換はSer→Ala,Gly→Alaの2種の増加による内部疎水性増加による安定化であった。 b.安定性維持と再構成促進をするシャペロン類の解明。超好熱菌のシャペロニン、及びD-アスパラギン酸ラセマーゼの遺伝子構造を決定し、大量発現させてタンパク質を単離してその諸性質を解明した。超好熱シャペロニンにはαとβサブユニットがあった。なお1997年、好熱菌ATPaseのX線解析論文の共著者J.E.Walker博士(Cambridge大学)にノ-ベル賞が授与された。旧来の小さいタンパク質と異なり、高次の活性を有する膜酵素は分子量が数十万と大で、シンクロトロン放射光を用いて始めて解析できた。安定な好熱菌酵素でのみ基質の無い状態でα3β3オリゴマーが得られたからである。また、好熱菌膜酵素を用いて始めて論争の多かった分子内回転に決定的な直視観測が可能となって、回転説を提案したP.D.Boyer博士(California大学)にも今回のノ-ベル賞が授与された。本計画終了に当たりBoyer博士が本学で講演する。

Research Products
(8 results)

All Other

All Publications (8 results)

[Publications] Jault,J.M., Kagawa,Y.: "The alpha3 beta3 gamma complex of the F_1-ATPase from thermphilic bacterium PS3 containing the alpha D261N site." Biochemistry. 34. 16412-16418 (1995)
[Publications] Yohda,M., Kagawa,Y.: "Gene for aspartate racemase from sulfur-dependent hyperthermophilic archeum,Desulfurococcus strain SY." Journal of Biological Chemistry. 271. 22017-22021 (1997)
[Publications] Shibui,H., Kagawa,Y.: "The stabilizing residues and the functional domains in the hyperthermophilic V-ATPase of Desulfurococcus." Biochemical and Biophysical Research Communication. 234. 341-345 (1997)
[Publications] Kagawa,Y. & Hamamoto,T.: "Intramolecular rotation in ATP synthase : Dynamic and crystallographic studies on thermophilic F_1." Biochemical and Biophysical Research Communication. 240. 247-256 (1997)
[Publications] Shirakibara,Y., Walker J.E., Kagawa,Y.: "The crystal structure of the nucleotide-free alpha3 beta3 subcomplex from the thermophilc bcillus PS3 is a symmetric trimer." Structure. 5. 825-836 (1997)
[Publications] Yoshda,T., Kagawa,Y.: "Structural and functional characterization of homo-oligomeric complexes of alpha and beta chaperonin subunits from hyperther." Journal of Molecular Biology. 273. 635-645 (1997)
[Publications] Kagawa,Y.: "Oxygen Homeostasis and its Dynamics(Editor Y.Ishimura)" Springer Verlag,Berlin., 12(77-88) (1997)
[Publications] 香川靖雄・浜本敏郎: "コア人体の分子生物学" 丸善株式会社, 450 (1997)

1997 Fiscal Year Annual Research Report

超好熱菌酵素による機能性人工膜

Principal Investigator

香川 靖雄 自治医科大学, 医学部, 教授 (30048962)

Research Products

[Publications] Jault,J.M., Kagawa,Y.: "The alpha3 beta3 gamma complex of the F_1-ATPase from thermphilic bacterium PS3 containing the alpha D261N site." Biochemistry. 34. 16412-16418 (1995)

[Publications] Yohda,M., Kagawa,Y.: "Gene for aspartate racemase from sulfur-dependent hyperthermophilic archeum,Desulfurococcus strain SY." Journal of Biological Chemistry. 271. 22017-22021 (1997)

[Publications] Shibui,H., Kagawa,Y.: "The stabilizing residues and the functional domains in the hyperthermophilic V-ATPase of Desulfurococcus." Biochemical and Biophysical Research Communication. 234. 341-345 (1997)

[Publications] Kagawa,Y. & Hamamoto,T.: "Intramolecular rotation in ATP synthase : Dynamic and crystallographic studies on thermophilic F_1." Biochemical and Biophysical Research Communication. 240. 247-256 (1997)

[Publications] Shirakibara,Y., Walker J.E., Kagawa,Y.: "The crystal structure of the nucleotide-free alpha3 beta3 subcomplex from the thermophilc bcillus PS3 is a symmetric trimer." Structure. 5. 825-836 (1997)

[Publications] Yoshda,T., Kagawa,Y.: "Structural and functional characterization of homo-oligomeric complexes of alpha and beta chaperonin subunits from hyperther." Journal of Molecular Biology. 273. 635-645 (1997)

[Publications] Kagawa,Y.: "Oxygen Homeostasis and its Dynamics(Editor Y.Ishimura)" Springer Verlag,Berlin., 12(77-88) (1997)

[Publications] 香川靖雄・浜本敏郎: "コア 人体の分子生物学" 丸善株式会社, 450 (1997)

香川靖雄自治医科大学, 医学部, 教授 (30048962)

[Publications] 香川靖雄・浜本敏郎: "コア人体の分子生物学" 丸善株式会社, 450 (1997)