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プロトンポンプの方向性を決定する内部結合水の構造解析

决定质子泵方向性的内部结合水的结构分析

基本信息

批准号：
15076202
负责人：
神取秀樹
金额：
$ 53.44万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

蛋白質は一般に疎水部を水から避ける形で折り畳まれるが、疎水的な内部に水分子が存在する場合もある。これら内部結合水の中には単に空間を充填するだけでなく、機能に重要な役割を演ずる水分子の存在が考えられている。本研究では、濃度勾配に逆らってイオンを輸送する分子ポンプ蛋白質の機能発現過程における内部結合水の役割を明らかにするため、光駆動プロトンポンプであるバクテリオロドプシンなどを対象として、低温赤外分光を用いた研究を行っている。本年度は以下の成果を得た。バクテリオロドプシンの活性中心を構成する2つのアスパラギン酸(Asp85,212)を非解離性のアミノ酸に置換するとプロトンポンプ活性がなくなる。一方、クロライドを結合するとAsp85の変異体はクロライドポンプに機能転換する一方、Asp212の変異体はプロトンポンプ機能が復活することが知られているが、そのメカニズムは不明であった。我々は昨年、クロライドポンプに転換したD85変異体の構造解析を報告したが、それに続いてD212変異体の赤外分光解析を行った。その結果、シッフ塩基の水素結合アクセプターである水分子の位置にクロライドが結合するD85変異体とは異なり、D212変異体ではシッフ塩基-水-Asp85という水素結合ネットワークを再構成するようにクロライドが活性中心近傍に結合することが明らかになった。強い水素結合を形成した水分子は、ハライドが結合したD212変異体にのみ観測され、ロドプシンのプロトンポンプ機能とも完全に対応している。これ以外にも、バクテリオロドプシンのAsp115の変異体や海洋性バクテリアのプロトンポンプ蛋白質であるプロテオロドプシン(PR)に対して赤外分光解析を行い、特異的な水素結合構造が機能発現に重要な役割を担っていることを明らかにした。以上の成果として、2007年に11編の原著論文を世に出すことができた。また、平成19年度には15件の招待講演を含む46件の学会発表を行った。

The protein is usually in the form of water molecules, and water molecules are present in the interior. The water molecules in the inner space are filled with water molecules, and the water molecules in the inner space are filled with water molecules. In this study, we conducted a study on the functional development of protein in the process of concentration coordination, reverse transport, molecular transport, and internal bound water separation, as well as on the application of low temperature infrared spectroscopy. The following results were achieved during the year. The active center of the compound is composed of two kinds of amino acids (Asp85,212), which are non-dissociative amino acids and are replaced by amino acids. One party, Asp85, Asp 212, Asp85, Asp 85, Asp212, Asp212, Asp 21 The structure analysis of the D85 variant was reported in the previous year, and the spectral analysis of the D212 variant was carried out. As a result, the position of the water molecule in the water binding site of the amino acid group is different from that of the D85 and D212. The position of the water molecule in the water binding site of the amino acid group is different from that of the active center. Strong binding of water molecules to form a mixture of water molecules, water molecules, In addition, Asp115, a variant of the marine protein, has been identified as an important component in the development of a specific water-binding structure for spectroscopic analysis. The above achievements were published in 2007, and the original paper of 11 parts was published in 2007. In 2019, there were 15 hospitality speeches, including 46 academic presentations.