蛋白質構造の「揺らぎ」による電子移動過程の制御

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平成12年度は電子伝達蛋白質のモデル系として,亜鉛置換ミオグロビンとチトクロムb_5の系を構築し,レーザー光の照射による光誘起電子移動反応を検討することで,この電子移動反応における電子移動複合体に構造について考察を行った。従来,この系は電子移動反応を元にした会合定数が,等温適定実験からの会合定数よりはるかに小さいことが予想されており,電子移動を行える会合体は全会合体の一部であると考えられてきた。しかし,この系では,その会合が弱いことから電子移動反応を元にした正確な会合定数は,報告されておらず,実際に一部の会合体しか電子移動を行えないのかどうかは明確ではない。そこで,本研究ではこの系の会合における相互作用が静電的相互作用であることに注目し,イオン強度を下げることにより,Michaelis-Menten型の解析から,その会合定数を8.0x10^4M^<-1>と決定できた。一方,すべての会合体に対する結合定数を求めるために,亜鉛ミオグロビンの蛍光がチトクロムb_5により消光されることに注目した。その結果,会合定数は4.0x10^4M^<-1>と求めることができ,この値は,電子移動反応から求められた値とほぼ同程度であった。以上の結果は,亜鉛置換ミオグロビンとチトクロムb_5における電子移動はほとんどすべての会合体で起こっていることになり,従来の予想を否定する結果となった。さらに,電子移動反応のイオン強度依存性の結果から,この会合体は両蛋白質のヘム面が向かい合った状態であることが示唆され,これはマーカスの式から予想される電子移動反応の距離ともほぼ一致した。