気体分子センサータンパク質の構造機能解析とそのバイオ素子への応用

气体分子传感器蛋白的结构和功能分析及其在生物器件中的应用

• 批准号: 14655304
• 负责人: 青野 重利
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Okazaki National Research Institutes
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14655304/
• 关键词: センサータンパク質; 一酸化炭素センサータンパク質; ヘムタンパク質; 酸素センサータンパク質

本研究では、気体分子センサータンパク質のなかでも特に、一酸化炭素センサータンパク質CooA、および酸素センサータンパク質HemATを研究対象とし、これらの気体分子センサータンパク質の構造と機能の解明、および、それらを利用したバイオ素子開発を目的として研究を行った。HemATによる酸素センシングにおいては、5配位構造の還元型ヘムの空配位座に酸素分子が結合することにより、酸素がセンシングされることを明らかにした。ヘムに配位した酸素分子には、遠位側ヘムポケットに存在するアミノ酸残基が水素結合していると考えられる。部位特異的変異導入法により調製した各種変異型HemATの性質を検討した結果、Tyr70およびThr95の二つのアミノ酸残基がヘム鉄に配位した酸素との間で水素結合を形成しているものと考えられる。Tyr70あるいはThr95のいずれかに変異を導入した変異体では、野生型と比べて酸素親和性、自動酸化反応速度などに違いが観測された。CooAによるCOセンシングにおいては、配位飽和な6配位構造を有している還元型ヘムの軸配位子となっているPro2とCOとの間で軸配位子交換反応が進行し、その結果誘起される分子構造変化が、CooAの機能発現のキーステップとなっていることが分かった。このように、同じヘムを活性中心としているにもかかわらず、HemATとCooAでは気体分子センシングの分子機構が大きく異なっていることが分かった。

This study is aimed at elucidating the structure and function of the molecular structure of the molecule, and exploring the development of the molecule. Hematoxins bind to each other in the form of 5-coordinate structures and empty ligands. The amino acid residues are present on the distal and distal sides of the molecule. A site-specific approach was used to investigate the properties of HemAT in various forms. The results showed that Tyr70 and Thr95 were formed by the binding of iron to acid and water. Tyr70 and Thr95 are different from each other in terms of affinity, autoacidification and reverse osmosis. CooA co-ordination saturation 6 coordination structure has a reduction type axial ligand exchange between Pro2 and CO, resulting in molecular structure transformation, CooA function development and co-ordination. The molecular structure of the molecule is different from that of the active center

项目成果

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)

Shigetoshi Aono：“作为一氧化碳传感器发挥作用的转录调节器 CooA 的结构和功能” 40・2（2003）。

青野重利: "一酸化炭素による遺伝子発現制御"バイオサイエンスとバイオインダストリー. 61・2. 37-38 (2003)

Shigetoshi Aono：“一氧化碳对基因表达的调节”《生物科学与生物工业》61・2（2003）。

青野重利: "一酸化炭素による遺伝子発現制御 : COセンサーとして機能する転写調節因子CooAの構造と機能"化学と生物. 40・3. 206-210 (2002)

Shigetoshi Aono：“一氧化碳的基因表达控制：作为 CO 传感器的转录调节因子 CooA 的结构和功能”，化学与生物学 206-210（2002）。

青野重利: "ヘムを活性中心とするセンサータンパク質の構造と機能"生物物理. 45・5. 230-235 (2002)

Shigetoshi Aono：“以血红素为活性中心的传感器蛋白的结构和功能”生物物理学45・5（2002）。