深海魚のタンパク質構造解析による高水圧適応の分子機構解明

通过深海鱼类蛋白质结构分析阐明高水压适应的分子机制

• 批准号: 16780149
• 负责人: 森田 貴己
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Fisheries Research Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16780149/
• 关键词: 深海魚; 高水圧適応; 環境適応; 乳酸脱水素酵素; 部位特異的置換; ソコダラ; 適応放散; 分子進化

昨年度までの研究により、深海性ソコダラ乳酸脱水素酵素(dLDH)と浅海性ソコダラ乳酸脱水素酵素(sLDH)のアミノ酸配列は、18残基(LDHは332個のアミノ酸より構成されている)異なっていることが判明している。今年度は、部位特異的置換法を用いてdLDHに特異的なアミノ酸をsLDHへ導入した組換えLDHタンパク質(rLDH)を作成した。これまでに解析したrLDHの中で、高水圧適応に重要と考えられるアミノ酸置換は、Thr220Ala(浅海性ソコダラ→深海性ソコダラの順に表記)とHis172Glnである。LDHにおいて220番目のアミノ酸は酵素と基質の結合に関与するループ構造の中に位置する。このアミノ酸の置換がどのように高水圧適応に貢献しているかは現在検討中である。一方、LDHの低温適応においてはAla2207hr(高温適応→低温適応の順に表記)の置換が生じている(PAFields and GN Somero,1998)。このように高水圧適応と低温適応め間でアミノ酸置換の傾向が逆になる現象は、筋肉タンパク質の一種であるミオシン重鎖においても発見されている(森田、未発表)。LDHは4量体を形成して機能する酵素である。LDHにおいて172番目のアミノ酸は4量体を形成する際、他のLDH分子と接触するアミノ酸の一つである。LDHの4量体形成には総体積の増加が伴い、その形成は高水圧に阻害されると考えられる。His172Glnのように電荷を持たないアミノ酸残基への置換は、4量体形成時の総体積増加を抑制していると考えられ、現在解析を行っている。

In the past year's research, the acid sequence of deep sea LDH and shallow sea dLDH was determined, and 18 residues (LDH = 332) were found in the acid sequence of dLDH. This year, site-specific replacement methods are used to create a site-specific LDH-specific acid group. The analysis of rLDH in the middle and high water pressure is important for acid replacement, Thr220Ala(shallow water quality → deep water quality) and His172Gln. LDH 220 is a protein that binds to the enzyme matrix and is located in the middle of the structure. This is the first time that a high water pressure has been applied to the study of acid replacement. One side, LDH and low temperature adaptation of the medium, Ala2207hr(high temperature adaptation → low temperature adaptation of the medium) and replacement of the medium (PAFields and GN Somero,1998). The tendency of acid substitution in high water pressure and low temperature is reversed during this period, and the phenomenon of re-locking of muscle mass is also observed (Morita, Undiscovered). LDH is a protein that forms part of the enzyme. LDH molecules contact the acid when it is formed. LDH 4 volume formation is accompanied by an increase in volume, and the formation of LDH 4 is accompanied by a decrease in high water pressure. His172Gln is charged with acid residues, and the total volume increase during the formation of 4 molecules is suppressed.

项目成果

海洋生命系のダイナミクス第2巻「海洋生物の機能-生命は海にどう適応しているか」

海洋生物系统动力学第2卷“海洋生物的功能——生命如何适应海洋？”

• 发表时间: 2005
• 作者: 森 佳子;仙田徹志;伊庭治彦;森田貴己(担当章分担)
• 通讯作者: 森田貴己(担当章分担)

「海洋生物の機能-生命は海にどう適応しているか」海洋生命系のダイナミクス第2巻

“海洋生物的功能 - 生命如何适应海洋？海洋生物系统动力学第 2 卷”

• 发表时间: 2005
• 作者: 森 佳子;仙田徹志;伊庭治彦;森田貴己(担当章分担);森田貴己(担当章分担)
• 通讯作者: 森田貴己(担当章分担)