Protein Engineering for New Functional Hemoproteins Based on Module Substitution

基于模块替换的新型功能性血红素蛋白的蛋白质工程

基本信息

  • 批准号:
    07409003
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 19.65万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
  • 财政年份:
    1995
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1995 至 1997
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The primary results in this research project are as followa :(1)Module Substitution in Globins and Peroxidases. The structural and functional properties of the module-substituted globins and peroxidases have been characterized. Most of the module-substituted proteins exhibited highly destabilized protein structure, probably due to the missing or severe perturbation in the key interactions between the modules. The destabilized protein structure also interfered the formation of the specific dimers or tetramers in globins and enzymatic activity in peroxidases. It can be, therefore, concluded that the module-module interactions are also essential to design new stable and functional proteins as well as the module substitution.(2)Identification of New Module Structure in Globins. The amino acid substituteions based on the structural unit of wchic boundaries are located at the middle of the conventional modules have revealed that the module previously proposed can be divided into new and smaller structural units. In this research project, I focused upon one of the newly identified structural units, which includes the iron-liganded histidine and about 20 amino acid residues in the proximal site, "sub-module m6". The substitution of the sub-module m6 in globins drastically affect the electronic state of heme and configuration of the iron-liganded histidine, indicating that the sub-module m6 would be a "heme binding modules" respondible for the heme binding structure.
本课题的主要研究结果如下:(1)球蛋白和过氧化物酶的模块替换。已被表征的模块取代的球蛋白和过氧化物酶的结构和功能特性。大多数模块取代的蛋白质表现出高度不稳定的蛋白质结构,可能是由于模块之间的关键相互作用的缺失或严重扰动。不稳定的蛋白质结构也干扰了球蛋白中特异性二聚体或四聚体的形成和过氧化物酶的酶活性。因此,可以得出结论,模块间的相互作用对于设计新的稳定和功能性蛋白质以及模块替换也是必不可少的。(2)球蛋白新模块结构的鉴定。基于结构单元的氨基酸取代基位于传统模块的中间,表明以前提出的模块可以划分为新的更小的结构单元。在本研究项目中,我重点研究了一个新发现的结构单元,它包括铁配体组氨酸和近端位点的约20个氨基酸残基,“子模块m6”。m6亚模块的取代显著影响了血红素的电子态和铁配体组氨酸的构型,表明m6亚模块可能是一个负责血红素结合结构的“血红素结合模块”。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Matsui, T: "Preparation and Reaction of Myoglobin Mutants Bearing Both Proximal Cysteine Ligand and Hydrophobic Distal Cavity:Protein Models for the Active Site of P-450" Biochemistry. 35. 13118-13124 (1996)
Matsui, T:“带有近端半胱氨酸配体和疏水性远端腔的肌红蛋白突变体的制备和反应:P-450 活性位点的蛋白质模型”生物化学。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Inaba, K., Wakasugi, K., Ishimori, K., et al.: "Structural and Functional Roles of Modules in Hemoglobin. -Substitution of Module M4 in Hemoglibin Subunits-" J.Biol.Chem. 272. 30054-30060 (1997)
Inaba, K.、Wakasugi, K.、Ishimori, K. 等人:“血红蛋白中模块的结构和功能作用。-血红蛋白亚基中模块 M4 的替换-”J.Biol.Chem。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Inada,K., Wakasugi,K., Ishimori,K., Konno,T., Kataoka,M., Morishima,I.: "Structural and Functional Roles of Modules in Hemoglobin. -Substitution of Module M4 in Hemoglobin Subunits-" J.Biol. Chem.272. 30054-30060 (1997)
Inada,K.、Wakasugi,K.、Ishimori,K.、Konno,T.、Kataoka,M.、Morishima,I.:“血红蛋白中模块的结构和功能作用。-血红蛋白亚基中模块 M4 的替换-”
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Nagano, S: "The Catalytic Roles of the Distal Site Asparagine-Histidine Couple in Peroxidases" Biochemistry. 35. 14251-14258 (1996)
Nagano,S:“远端位点天冬酰胺-组氨酸对在过氧化物酶中的催化作用”生物化学。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Inada,K., Ishimori,K., Imai,K., Morishima,I.: "Structural and Functional Effects of Pseudo-module Substitution in hemoglobin Subunits : New Structural and Functional Units in Globin Structure" J.Biol.Chem.273(印刷中). (1997)
Inada, K.、Ishimori, K.、Imai, K.、Morishima, I.:“血红蛋白亚基中伪模块取代的结构和功能效应:球蛋白结构中的新结构和功能单元”J.Biol.Chem.273 (出版中)。
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    $ 19.65万
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