鉄硫黄タンパク質の酸化環元電位制御機構の研究

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本研究では、アミノ酸側鎖の作るアドレノドキシン活性部近傍の局所的な分子環境を遺伝子工学によるアミノ酸置換と核磁気共鳴法などの物志化学的手段と組み合わせることにより探査し、鉄-イオウタンパク質の酸化環元電基制御機構やアドレノドキシンが仲介する電子伝達機構を解明することを目的としている。遺伝子工学の手法を用いて、アドレノドキシンcDNAの大腸菌中での大量現系を作成した。環元酵素やシトクロムP-450とアドレドキシンの分子間相互作用におけるHis56残基の役割をより明かにすることを目的として、位置特異的変異導入法を用いて(H56R)、(H56A)変異体アドレノドキシンの調製を行い、それらの電子伝達活性及び分光学的特性を明らかにした。両者とも可視吸収スペクトルは野生型アドレノドキシンのそれと同等であったが、電子伝達機能には大きな違いが見られた。Cyt、c環元活性で見た環元酵素に対するKm値は、(H56R)では野生型の20倍、(H56A)では野生型より数倍高い値を示した。シトクロムP-450sccとの解離定数の測定においても同様な結果が得られた。プロトンNMRスペクトルを測定すると、Arg変異体ではTyr82を含むアロマチックシグナルに大きな変化が見られたが、Ala変異体のスペクトルは天然型のそれと余り変わらなかった。プロトンNMRスペクトルに現れたタンパク構造がArg変異体とAla変異体との機能的差異を生じていると考えられる。現在、(H56R)変異体の二次元NMRスペクトルの詳細な解析を行い、アミノ酸置換によって起こる構造変化の同定を行っている。これによりアドレノドキシンの電子伝達機構の構造化学的解明がなされるものと期待される。