シトクロムcの作用機構の解明と新規燃料電池への応用

细胞色素c作用机制的阐明及其在新型燃料电池中的应用

• 批准号: 06J03822
• 负责人: 高山 真一
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J03822/
• 关键词: シトクロムc; 酸化還元電位; 電子伝達反応; マーカス理論; 再配置エネルギー; ヘムタンパク質; 青色銅タンパク質; エネルギー代謝; 代謝

電子伝達タンパク質であるシトクロムcの酸化還元電位(E_m)を調節する分子機構を解明するため、類似した構造を持ちながらE_mの異なる2種類のシトクロムc、緑膿菌Pseudomonas aeruginosaシトクロムc_<551>(PA)と好熱性水素細菌Hydrogenobacter thermophilusシトクロc_<552>(HT)の比較研究を行った。高圧NMRを用いた解析から、これらのタンパク質で、酸化還元中心であるヘム近傍のループの運動性が異なっており、その違いが特に低温でのE_mの違いに重要であることが示された。PAとHTでは、ループの水素結合ネットワークの違いにより、その運動性が変化していると考えられた。また、PAにHTを手本とした変異を導入することによって調製された、E_mの異なる一連のPA変異体から青色銅タンパク質であるプラストシアニン(PC)、ラスチシアニン(RC)への電子移動反応速度をマーカスの式に基づいて解析することにより、反応の再配置エネルギーを380±50 meVと求めることができた。マーカスの式による解析では、各複合体においてタンパク質の構造や機能が変化していないことが必須であるが、PAとRC共存下でNMR、CVによる解析を行った結果、複合体においてもPA、RCの構造やE_mは変化していないことが示唆され、解析の妥当性が支持された。このように、本研究では、シトクロムcのE_mを調節する分子機構を解明する、E_mの違いが電子移動反応速度に及ぼす影響を明らかにする等、シトクロムcの作用機構について重要な知見を得た。

A comparative study on the molecular mechanism of the regulation of acidification reduction potential (E_m) of electron transfer, Pseudomonas aeruginosa <551>and Hydrogenobacterium thermophilus <552>was carried out. High pressure NMR is used to analyze, analyze, acidify, and reduce the center of the element. It is used to analyze, analyze, and analyze the motion of the element near the center. It is used to analyze, analyze, and analyze the temperature of the element near the center. PA, HT, and water element binding. The difference between PA and HT is 380±50 meV, and the difference between PA and HT is 380±50 meV. The analysis results of NMR and CV analysis under PA and RC coexistence support the appropriateness of the analysis. In this study, we have obtained important insights into the molecular mechanism of the regulation of E_m, the influence of E_m on the electron movement velocity and the mechanism of E_m.

项目成果

Roles of a short connecting disulfide bond in the stability and function of psychrophilic Shewanella violacea cytochrome c_5

短连接二硫键在嗜冷希瓦氏菌细胞色素 c_5 稳定性和功能中的作用

• 发表时间: 2007
• 期刊: Extremophiles 11
• 作者: Ogawa;K.
• 通讯作者: K.

Enhancement of thermostability of H.thermophilus cytochrome c_552 through stabilization of hydrophobic core

通过稳定疏水核心增强嗜热菌细胞色素 c_552 的热稳定性

• 发表时间: 2006
• 作者: Takayama;S.J.
• 通讯作者: S.J.

Effects of structural change in hydrophobic core of Hydrogenobacter thermophilus cytochrome c552 in its thermostability

嗜热氢杆菌细胞色素c552疏水核心结构变化对其热稳定性的影响

• 发表时间: 2007
• 作者: K. Irie;Y. Takahashi;S. J. Takayama,S. Mikami;M. Kage;H. Tai;S. Kawano;and Y Yamamoto
• 通讯作者: and Y Yamamoto

Reorganization energy of electron transfer from cytochrome c to blue copper proteins

从细胞色素c到蓝铜蛋白的电子转移重组能

• 发表时间: 2007
• 作者: S. J. Takayama;H. Tai;S. Mikami;K. Irie;M. Kage;S. Kawano;T. Kawahara;N. Funasaki;A. Takabe;S. Hirota;and Y. Yamamoto
• 通讯作者: and Y. Yamamoto

Local conformational transition of Hydrogenobacter thermophilus cytochrome c552 relevant to its redox potential

嗜热氢杆菌细胞色素 c552 的局部构象转变与其氧化还原电位相关

• 发表时间: 2007
• 期刊: Biochemistry 46
• 作者: S. J. Takayama;Y. Takahashi;S. Mikami;K. Irie;S. Kawano;Y. Yamamoto;H. Hemmi;R. Kitahara;S. Yokoyama;and K. Akasaka
• 通讯作者: and K. Akasaka