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化学反応に関わる媒質としてのタンパク質の超高速構成ダイナミクス

蛋白质作为化学反应介质的超快组成动力学

基本信息

批准号：
13740340
负责人：
水谷泰久
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

CO結合形ヘモグロビン(Hb)についてCO光解離による構造ダイナミクスを調べた。ヘム鉄とそれに結合したヒスチジンとの間の伸縮振動[v(Fe-His),約220cm^<-1>]バンドに注目した。ミオグロビン(Mb)の場合と同様に、このバンドについて時定数99ピコ秒で大きさ1.8cm^<-1>の振動数シフトと、10±5ピコ秒の時定数をもつバンド幅の増加が観測された。Mbの場合は、1ナノ秒でのv(Fe-His)振動数とデオキシ形のそれとはかなり近かったが、Hbの場合は9cm^<-1>の振動数の差がみられた。この差は、マイクロ秒の時間領域で起きる四次構造変化によるものである。また、1ナノ秒でのバンド幅はデオキシ形に比べやや狭かった。MbとHbの結果から、バンド形を精度よく測定することで不均一分布の変化を検出できることがわかった。大腸菌より得た酸素ガスセンサータンパク質(E. coli DOS)のヘム近傍構造を、共鳴ラマン分光法を用いて明らかにした。還元形および酸化形ともにpH4-10で典型的な6配位低スピン型ヘムの共鳴ラマンスペクトルを示した。リガンド結合形ヘムを光励起しリガンドを光解離させると、典型的な5配位高スピン型ヘムの共鳴ラマンスペクトルが得られた。また、214cm^<-1>に鉄-ヒスチジン伸縮振動によるラマンバンドが観測された。解離後1ナノ秒のバンド強度は10ピコ秒のものとほとんど変わらなかったことから、リガンドの再結合は遅く解離形の寿命は10ナノ秒よりも長いということが明らかになった。また、95番のメチオニン残基をアラニン残基に置換した変異体(還元形)では5配位高スピン型ヘムによる共鳴ラマンスペクトルが得られた。これらの実験事実から、DOSの軸配位子はHis77とMet95であり、Met95が配位子として酸素分子と置き換わることによってDOSの活性化が起きることが示唆された。

CO combined form ヘモグロビン (Hb) についてCO photodissociation による structure ダイナミクスを Adjustment べた. The ヘム鉄とそれに combines the したヒスチジンとの间のstretching vibration [v(Fe-His), about 220cm^<-1>] バンドに看した.ミオグロビン(Mb)の同様に、このバンドについてTime fixed number 99ピコsecondsで大きさ1.8c m^<-1>'s vibration number is シフトと, and 10±5ピコsec's のtime fixed number is をもつバンド amplitude のincrease plus が観measurement された. Mb case, 1 ナノ second でのv (Fe-His) vibration number とデオキシshaped のそれとはかなりNearly かったが、Hbのoccasionは9cm^<-1>のVibration number の difference がみられた.この difference は, マイイクロsecond のTime domain できるfourth structural change によるものである.また, 1ナノSecond でのバンド amplitude はデオキシ-shaped に than べやや narrow かった. MbとHbのresultから、バンドshapedをaccuracyよくdeterminationすることでunequal distributionの変化を検出できることがわかった. E. coli DOS was obtained by using the nearby structure of E. coli DOS and the resonance spectroscopy method. Restored form of および acidified form of ともにpH4-10 is a typical な6 coordination low スピン type ヘムのresonance ラマンスペクトルをshowing した.リガンド Combined form ヘムをPhotoexcited しリガンドをPhotodissociationさせると, typical The Na5-type high-coordination スピン-type ヘムの resonance ラマンスペクトルが got られた.また、214cm^<-1>に鄄-ヒスチジンStretching vibration によるラマンバンドが観measurementされた. 1ナノseconds after dissociation のバンドstrength は 10ピコseconds のものとほとんど変わらなかったことから, リThe life span of the ガンドのrecombinationは遅くdissociation formは10ナノsecよりも长いということが明らかになった.また, 95のメチオニン residue をアラニン residue に-substituted した変 variant (return to the original form) Form) では5 coordination high スピン type ヘムによる resonance ラマンスペクトルが got られた.これらの実験事実から、DOS のaxial position はHis77とMet95であり、Met95がThe ligand and acid molecule are replaced by the ligand and the activation of DOS is activated.