発光蛋白質エクオリン生物発光における超分子構造

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発光オワンクラゲの発光システムは励起分子を生成する蛋白質エクオリン(AQ)と,この励起エネルギーを受容して緑色蛍光を放出する緑色蛍光蛋白質(GFP)から構成されている。AQは発光基質セレンテラジン(CZ)とアポエクオリン(ApoAQ)と酸素分子の複合体であり,カルシウムイオンと結合して生物発光する。発光種はApoAQとセレンテラミドからなる超分子青色蛍光蛋白質(BFP)である。一方GFPは翻訳後修飾によりポリペプチド主鎖の3個のアミノ酸残基が発色団を形成しているといわれている。本研究ではAQ生物発光におけるAp-AQ-CZ間及びAQ-GFP間で構築される超分子構造と発光の分子過程との関係を明らかにすることを目的とした。得られた結果を以下に示す。(1)フォトアフィニティラベル法によるAQ超分子構造の解明を目指し,光反応性を有するトリフルオロメチルアジリン基を持つCZアナログから半合成AQの合成に成功した。発光活性は天然型の1%であった。アジド基を有するCZアナログの合成にも成功している。(2)GFPの発色団を決定するためWardらにより提唱されているイミダゾロン骨格を有する構造に対応するモデル化合物の合成に成功した。合成品はUV吸収が天然GFPの酵素分解で得られた色素成分と類似の挙動を示し,かつ蛍光特性を持ち,塩基性条件下では510nmに天然GFPの蛍光極大と一致する蛍光を示したので,この部分構造がGFPの発色団であることが証明された。(3)アダマンタン基を有するCZアナログを合成し,生物発光特性の制御を試みた。発光極大は天然型より20nm程短波長で,発光強度は天然型の2倍に達した。