動的・準動的X線結晶解析法による蛋白質間相互作用の研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13014210
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 樋口 芳樹 京都大学, 理学研究科, 助教授 (90183574)
• Keywords: CO結合型ヒドロゲナーゼ / 低温結晶学 / 準動的X線結晶構造解析 / DsrDタンパク質 / Z-DNA結合タンパク質 / 亜硫酸還元酵素 / Axin / Whtシグナル伝達系

Research Abstract

(1)CO結合型およびこれを光照射により遊離させた光解離型[NiFe]ヒドロゲナーゼの超高分解能X線結晶解析を行い、水素の結合位置および初期反応機構を準動的X線結晶解析法にて解析した.その結果、阻害剤・CO分子はFe原子ではなく、Ni原子に結合することが分り、またその結合の様式は、ヘムタンパク質等で見いだされている「直線配位型」ではなく、「曲がった配位型」であることが明らかになった.さらに水素結合型と遊離型の結晶回折データから計算した差の電子密度図(Fo-Foマップ)によるとCO分子の結合と遊離の過程でNi原子とひとつのシステイン(Cys546)S原子の電子密度分布が大きく変化していることが分った.
(2)DsrDタンパク質の高分解能X線結晶解析の結果から、その主鎖の折れたたみ構造のパターンはDNA結合タンパク質に見られるwinged-HTHモチーフであり、その中でもADAR1(Double-stranded RNA Adenosine Deaminase)のZαドメインの構造と酷似していることが分かった.高分解能での精密化の結果,分子表面にダイマーあたり5個の硫酸イオンが同定された.これはDsrDが核酸のリン酸イオンと相互作用する可能性とともに、亜硫酸イオンの運搬・濃縮の機能を持つ可能性も示すものである.あるいは、これらのイオンと相互作用して転写・翻訳調節に関与している可能性がある.
(3)細胞分化に関与するAxinタンパク質のC末に位置しAxin全体のオリゴマー化に機能するDIXドメインの精製法の関発に成功し、またこれが酸素条件下で2量体を形成することを見出した.DIXドメイン中の3個のシステイン残基のS原子を重原子試薬PCMBでブロックしてダイマー化を阻止することにより3.0Å分解能の回折像を示す結晶を得ることに成功した.

Research Products

• [Publications] M.Fujihashi: "Crystal structure of cis-prenyl chain elongating enzyme, undecaprenyl diphosphate synthase"Pro.Natl.Acad.Sci.. 98. 4337-4342 (2001)
• [Publications] 樋口芳樹: "ヒドロゲナーゼのX線結晶解析"日本結晶学会誌. 43. 227-233 (2001)
• [Publications] Yoshiki Higuchi: "Hydrogen as a fuel : Learning from Nature"[NiFe]hydrogenas. (2002)