ヘムを活性中心とする気体分子センサータンパク質の構造と機能

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14380303
• Research Institution: Okazaki National Research Institutes
• Principal Investigator: 青野 重利 岡崎国立共同研究機構, 統合バイオサイエンスセンター, 教授 (60183729)
• Keywords: センサータンパク質 / 走化性制御系 / ヘムタンパク質 / 酸素センサータンパク質

Research Abstract

近年、新規な機能を有するヘムタンパク質として、気体分子センサーとして機能するヘムタンパク質が注目を集めている。本研究では、酸素センサーとして機能するHemAT、一酸化炭素センサーとして機能するCooAを対象として、これら気体分子センサータンパク質の構造と機能の解明を目的として研究を行った。枯草菌中に含まれ、本菌の酸素に対する走化性制御系において酸素センサーとして機能するシグナルトランスデューサータンパク質であるHemATは、酸素センサーの本体として機能するプロトヘムを有していることが分かった。HemAT中に含まれるヘムは、酸化型では6配位高スピン、還元型では5配位高スピン構造を有していることが分かった。酸素化型HemATは、従来の酸素結合ヘムタンパク質であるヘモグロビン、ミオグロビンと類似の電子吸収スペクトルを示すものの、共鳴ラマンスペクトルでは特徴的な位置に鉄-酸素伸縮振動が観測された。これは、ヘム配位した酸素分子に対し、ヘムポケットに存在するアミノ酸残基が水素結合を形成する際に、ヘモグロビン、ミオグロビンの場合とは異なった結合様式の水素結合ネットワークが形成されていることを反映している結果であると考えられる。
一酸化炭素センサーCooAに関しては、これまでに報告例のなかった新規なCooAホモログを発見し、その発現系を構築し、精製方法を確立した。新規に発見したCooAホモログの分光学的な性質に関しても検討し、これまでの結果と総合することにより、CooAによるCOセンシシグに必須の要件を明らかにした。

Research Products

• [Publications] 青野重利: "一酸化炭素センサーとして機能する転写調節因子CooAの構造と機能"Molecular Medicine. 40・2. 158-164 (2003)
• [Publications] Shigetoshi Aono: "Biochemical and Biophysical Properties of the CO-sensing transcriptional Activator CooA"Acc.Chem.Res.. 36・11. 825-831 (2003)
• [Publications] Hitomi Sawai: "Characterization of the heme environmental structure of Cytoglobin, a Fourth globin in humans"Biochemistry. 42・17. 5133-5142 (2003)
• [Publications] Shigetoshi Aono: "Resonance Raman and Ligand Binding Analysis of the Oxygen-sensing Signal Transducer Protein HemAT from Bacillus subtilis"Methods in Enzymology. 印刷中. (2004)