2018 Fiscal Year Final 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 Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Research Field |
Bio-related chemistry
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
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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 / シトクロムc酸化酵素 / 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 / 電子伝達経路 |
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| Outline of Final Research Achievements |
One of the essential biological processes, the four-electron reduction of molecular oxygen to water molecules in the mitochondrial respiratory chain, is promoted by the electron transfer from cytochrome c, a typical heme-containing electron transfer protein, to membrane-bound cytochrome c oxidase. In this study, we examined the electron transfer reaction under the physiological conditions and revealed that the interactions between the proteins and lipids in the membrane, structural fluctuations, transient structural changes, of the proteins, the specific protein-protein interactions mediated by a few amino acid residues, and hydrophobic environment in the electron transfer pathways are the crucial factors to effectively promote the electron transfer reaction from cytochrome c to cytochrome c oxidase. These observations and discussion would contribute to the understanding of the molecular regulation mechanism for the inter-protein electron transfer reaction in vivo.
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| Free Research Field |
生物無機化学
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
シトクロムcからシトクロムc酸化酵素への電子伝達が阻害されれば、細胞のエネルギー源であるATPの生産が停止してしまうことから、その電子伝達反応の制御機構の解明は生命の化学的理解には必須であり、また、蛋白質中の電子の流れを制御することができれば、生体分子を利用した電子素子の開発にもつながる。本研究では、複雑な構造である蛋白質間を電子がどのようにして効率的に伝達されていくのかについて、その蛋白質の分子構造に基づいて議論することで、生体分子における電子の流れの制御機構の一端を明らかにしようとするものである。
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