2018 Fiscal Year Annual Research Report
Dynamic Structural Characterization of Electron Transfer Complex in Respiratory Chain of Mitochondria and Its Electron Transfer Regulation Mechanism
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16H04173
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
石森 浩一郎 北海道大学, 理学研究院, 教授 (20192487)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内田 毅 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (30343742)
齋尾 智英 北海道大学, 理学研究院, 助教 (80740802)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | シトクロムc酸化酵素 / シトクロムc / ミトコンドリア呼吸鎖 / ナノディスク / 電子伝達 / TCS / 構造揺らぎ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成３０年度は以下の項目について研究を進めた。
① ナノディスク化CcO-Cyt c電子伝達複合体の構造解析 これまでの化学摂動法（CS）によるCcOとCyt c間の電子伝達複合体における相互作用部位は、多くのアミノ酸残基を含んでおり、より直接的な相互作用部位を決定するため、転移交差飽和法（TCS 法）を用いて検討を行った。その結果、Cyt cにおける露出したヘム近傍の数残基に転移交差飽和が観測され、露出したヘム近傍のアミノ酸残基がCcOとの相互作用形成に重要であることが示された。しかし、蛋白質内部のアミノ酸残基も転移交差飽和の影響が観測され、これは測定時間内にCyt cの酸化還元状態が変化したことが原因と考えられた。したがって、より正確な相互作用部位の決定には、Cyt cの酸化状態が変化しない測定条件が必要であることが示された。一方、ナノディスク化CcOについては、既にその単離精製が本研究課題で確認されているコレラ菌由来のサブユニット数の少ないCcO（cbb3）でそのナノディス化を試み、転移交差飽和法（TCS 法）の適用を検討した。
② ナノディスク化CcO-Cyt c電子伝達複合体の動的解析 昨年度までの結果から、Cyt cのCcO相互作用部位から離れたアミノ酸残基であるHis33の構造的揺らぎの変化によって、そのCcOへの電子伝達活性が変化することが示された。本年度は、このHis33の動きを水素結合の形成によって制限しているアミノ酸残基であるThr102をProに置換することで、主鎖構造と水素結合に摂動を与えた変異体を作成した。その活性測定の結果、電子伝達速度が約50％に低下し、この水素結合がHis33の動きを制御することでCcOとの電子伝達活性を制御していることが示され、相互作用部位から離れた領域の構造的な揺らぎが電子伝達活性に影響を与えることが示された。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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