蛋白質三次元構造を利用した電子伝達経路の構築

利用三维蛋白质结构构建电子传递通路

• 批准号: 07J03483
• 负责人: 横井 紀彦
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J03483/
• 关键词: ベータヘリックス; 熱安定性; フュージョン蛋白質; T4ファージ; 人工複合蛋白質; フラビン; タンパク質修飾; 部品蛋白質

本研究では、酸化還元分子を、蛋白質複合体を基盤として配列させることで、分子間の電子伝達反応を利用した新規化学反応システム構築を試みた。天然の酵素は複数の補因子の配列により、補因子間の電子移動反応を促進させ、高活性、高効率な化学反応システムを構築している。一方、蛋白質は、分子量数万といった巨大な分子にも関わらず、単一の構造を形成し、アミノ酸化学修飾を利用して人工化合物を蛋白質の望みの位置へ固定することが可能である。従って、複数の人工酸化還元分子を化学修飾で蛋白質表面へ導入し、配列させることで、新規の化学反応システムの構築が期待できる。本研究では、チューブ構造が人工的な分子を一次元的に配列させるのに有用な土台の一つと考え、我々が作成したベータヘリックス蛋白質[(gp5βf)_3]_2の繰り返しチューブ型構造を元にした触媒分子の配列化を試みた。酸化還元触媒であるフラビンのサクシニミジルエステル誘導体を[(gp5βf)_3]_2へ修飾したところ、そのフラビン集積体は、フラビンの光化学反応をスイッチとするクリック反応を、遊離のフラビンや、ポリリジンへ同様に修飾されたフラビンよりも約11倍速く進行させることを発見した。これは、強固なベータヘリックス構造を鋳型としたフラビンの配列の固定化によってフラビンの反応性を促進させることができたと考えられる。また、[(gp5βf)_3]_2のK41システイン変異体を作成し、そのシステインに対してRe(bpy)(CO)_3Cl錯体を、リシンにはRu(bpy)_3をそれぞれ修飾した。この複合体K41C_Re_<Cys>Ru_<NH>は、錯体の混合溶液と比べ、可視光照射下でのCO生成触媒反応を2.9倍多く進行させ、[(gp5βf)_3]_2が錯体間電子移動反応の鋳型分子として有用と示された。以上のように本研究では、ベータヘリックス構造を基盤とした機能分子の配列が、その分子の機能の制御に繋がる可能性を示すことに成功した。

This study で は molecular を, protein complex, acidification and yuan を base plate と し て match column さ せ る こ と で, intermolecular の electronic 伝 of anti 応 を using し た chemical against new rules 応 シ ス テ ム build を try み た. Natural は の enzyme complex の fill factor の match column に よ り, fill factor between の electronic mobile anti 応 を promote さ せ, highly active, high rate of unseen な chemical 応 シ ス テ ム を build し て い る. Party, protein は, molecular weight of tens of thousands of と い っ た huge な molecular に も masato わ ら ず, し を 単 a の structure formation, ア ミ ノ acid modified を using し て looking artificial compound を protein の み の fixed position へ す る こ と が may で あ る. 従 っ て molecules, plural の artificial acidification and yuan を chemical modifications で へ import し surface proteins, with columns さ せ る こ と で, new rules の chemical anti 応 シ ス テ ム の build が expect で き る. This study で は, チ ュ ー ブ of が artificial な molecules を a yuan に match column さ せ る の に useful な TuTai の a つ と え test, I 々 が made し た ベ ー タ ヘ リ ッ ク ス protein [(gp5 beta f) _3] _2 の Qiao り return し チ ュ ー ブ type structure を yuan に し た catalyst molecules の try match column change を み た. Acidification is yuan catalyst で あ る フ ラ ビ ン の サ ク シ ニ ミ ジ ル エ ス テ ル inductor を [(gp5 beta f) _3] _2 へ modified し た と こ ろ, そ の フ ラ ビ ン integrated は, フ ラ ビ ン の photochemical anti 応 を ス イ ッ チ と す る ク リ ッ ク anti 応 を, free の フ ラ ビ ン や, ポ リ リ ジ ン へ with others に modified さ れ た フ ラ ビ ン よ り も about 1 At 1 speed く, させる させる とを とを is presented to た た. こ れ は, strong な ベ ー タ ヘ リ ッ ク を ス structure type where と し た フ ラ ビ ン の match column の immobilized に よ っ て フ ラ ビ ン の anti 応 を encourage さ せ る こ と が で き た と exam え ら れ る. ま た, [(gp5 beta f) _3] _2 の K41 シ ス テ イ ン - variant を し, consummate そ の シ ス テ イ ン に し seaborne て Re (bpy) (CO) _3Cl misprinted を, リ シ ン に は Ru (bpy) _3 を そ れ ぞ れ modified し た. こ の complex K41C_Re_ < Cys > Ru_ < NH > は, misprinted の mixture と than べ, under visible light irradiation で の CO generated catalyst against 応 を 2.9 times more く さ せ, [(gp5 beta f) _3] _2 が misprinted electrons move between the 応 の where molecule と し て useful と shown さ れ た. Above の よ う に this study で は, ベ ー タ ヘ リ ッ ク ス tectonic を base plate と し た の functional molecules with が, そ の function of molecular の の suppression に 繋 が を る possibility in す こ と に successful し た.

项目成果

Molecular design of heteroprotein assemblies providing a bionanocup as a chemical reactor

• DOI: 10.1002/smll.200700855
• 发表时间: 2008-01-01
• 期刊: SMALL
• 影响因子: 13.3
• 作者: Koshiyama, Tomomi;Yokoi, Norihiko;Watanabe, Yoshihito
• 通讯作者: Watanabe, Yoshihito

Artificial beta-helical tube protein as a template of molecular modifications

人工β螺旋管蛋白作为分子修饰的模板

• 发表时间: 2008
• 作者: 横井紀彦;三浦友紀;稲葉央;黄正元;上野隆史;金丸周司;有坂文雄;渡辺芳人;横井紀彦;横井 紀彦・三浦 友紀・黄 正元・越山 友美・上野 隆史・金丸 周司・有坂 文雄・油谷 克英・渡辺 芳人
• 通讯作者: 横井 紀彦・三浦 友紀・黄 正元・越山 友美・上野 隆史・金丸 周司・有坂 文雄・油谷 克英・渡辺 芳人

Crystal structure analysis of metal Shiff-base complex・heme oxygense composites

金属席夫碱配合物·血红素含氧复合物的晶体结构分析

• 发表时间: 2007
• 作者: 横井紀彦;三浦友紀;稲葉央;黄正元;上野隆史;金丸周司;有坂文雄;渡辺芳人;横井紀彦;横井 紀彦・三浦 友紀・黄 正元・越山 友美・上野 隆史・金丸 周司・有坂 文雄・油谷 克英・渡辺 芳人;横井 紀彦・三浦 友紀・黄 正元・越山 友美・上野 隆史・金丸 周司・有坂 文雄・油谷 克英・渡辺 芳人;横井 紀彦・三浦 友紀・黄 正元・越山 友美・上野 隆史・金丸 周司・有坂 文雄・油谷 克英・渡辺 芳人;横井 紀彦;横井 紀彦・上野 隆史・海野 昌喜・松井 敏高・戸木田 裕一・斉藤 正男・渡辺 芳人
• 通讯作者: 横井 紀彦・上野 隆史・海野 昌喜・松井 敏高・戸木田 裕一・斉藤 正男・渡辺 芳人

Construction of cooperative reaction systems of metal complexes on the basis of prote in assemblies

基于组装体中蛋白质的金属配合物协同反应体系的构建

• 发表时间: 2008
• 作者: 横井紀彦;三浦友紀;稲葉央;黄正元;上野隆史;金丸周司;有坂文雄;渡辺芳人;横井紀彦
• 通讯作者: 横井紀彦

ロッド状蛋白質の人工集積体を基盤とした錯体の配列制御

基于棒状蛋白人工聚集体的复合物排列控制

• 发表时间: 2007
• 作者: Nakajima K;Asakura T;Misaka T;Abe K.;横井 紀彦・越山 友美・上野 隆史・金丸 周司・有坂 文雄・渡辺 芳人
• 通讯作者: 横井 紀彦・越山 友美・上野 隆史・金丸 周司・有坂 文雄・渡辺 芳人