新規ヘムタンパク質複合体の構築と生体内電子移動反応高次モデル系への応用

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生体系で繰り広げられる高次組織化と化学反応は,分子と分子の精密かつ特異的な相互作用(分子認識)の集積に起因し、その制御や組織化は、まさに分子認識部位のユニークな分子形状に依存する。この分子認識現象を分子レベルから解明することは、分子間相互作用を介したメカニズムを知るとともに、生体物質を利用した新たな機能開拓の可能性を示唆することになる。そこでヘムタンパク質に合成化学的な手法を用いて人工的分子認識部位を構築し、分子認識が介する高次構造の構築や機能開発を研究目的としている。本年度は、ヘムタンパク質の中で酸素貯蔵体として働くミオグロビンの表面に認識ドメインの構築した再構成ミオグロビンを用いて、シトクロームcとの複合体における電子移動反応について詳細に検討した。具体的にはタンパク質表面にアニオンドメインを構築するためにプロトポルフィリン末端側鎖に多数のカルボン酸を導入した修飾ポルフィリンを合成し、アポミオグロビンに挿入した再構成タンパク質を調製した。また、再構成ミオグロビン-シトクロームc複合体間でのポテンシャル差を変化させる為に、プロトポルフィリンだけでなく、メソポルフィリン、デューテロポルフィリンの末端を修飾した人工ポルフィリン金属錯体を用いて行なった。さらにシトクロームcの中心金属である鉄を亜鉛に変換した。これらの再構成ミオグロビン、及び亜鉛シトクロームcを用いて、複合体間での電子移動速度をレーザーフラッシュフォトリシス法により求めた。幾つかの異なるポテンシャル差とその電子移動速度からプロットを得、マーカス理論により再配向エネルギーλが1.5eVであり、複合体間の距離が15.5Åであることを見出した。以上のようにタンパク質複合体間での詳細な電子移動反応の検討を行なった。