高分解能X線結晶構造解析を用いた脱窒菌呼吸鎖における電子伝達機構の構造基盤研究

利用高分辨率X射线晶体学研究反硝化细菌呼吸链电子传递机制的结构基础

基本信息

  • 批准号:
    10J01642
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 0.9万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2010 至 2011
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本研究は銅型亜硝酸還元酵素(NIR)とその電子供与タンパク質であるシトクロムc_<551>(Cytc_<551>)との間の電子伝達機構を明らかにすることを目的としている.タンパク質間の電子伝達は,タンパク質が一過性の複合体を形成することで行われるが,複合体形成が短時間で起こるため,効率のよい電子移動反応のための構造的要因を原子レベルで明らかにすることは難しい.それゆえ,電子伝達複合体の立体構造の決定はタンパク質間電子移動反応を理解するのに大変有用である.本研究では,既に明らかになっているNIRとCytc_<551>の複合体状態でのX線結晶構造解析結果に基づき,研究を進めてきた.前年度においては,NIRのアミノ酸残基Met135をSerに置換した変異体M135Sを作製し,電子移動反応速度が約9分の1に低下することを確認し,さらに複合体のX線結晶構造解析から,複合体形成時の相互作用面における立体構造変化や原子環境の重要性を明らかにした.今年度は,さらにMet135をLeuとAlaに置換した変異体M135LおよびM135Aを作製し,電子移動反応速度の測定とX線結晶構造解析を行った.M135LとM135A変異体は天然型に比べて,Cytc_<551>との間の電子移動反応速度が4分の1と3分の1に低下した.M135AとCytc_<551>の共結晶化は今のところ成功していないが,M135LとCytc_<551>の複合体の共結晶化には成功し,X線結晶構造解析により,分解能1.05Åの原子分解能で立体構造を決定することができた.M135L:Cytc_<551>複合体ではCytc_<551>の会合様式が大きく異なっていた.今後水素を含めた詳細な立体構造解析に計算化学など複合的な手法を取り入れることで,過渡的なタンパク質複合体形成のメカニズムについての知見が明らかになっていくと考えられる.さらに,Cytc_<551>の立体構造はこれまで複合体状態でのみしか得られていなかったので,Cytc_<551>単独でのX線結晶構造解析を行い,分解能1.8Åで立体構造を決定した.単独状態と複合体状態の立体構造を比較することにより,Cytc_<551>においても,複合体形成に伴う立体構造変化が確認された.本研究により,NIR:Cytc_<551>電子伝達複合体形成時に生じる立体構造変化の詳細が明らかになり,タンパク質間電子移動反応のメカニズムを理解するための構造基盤を確立することができた.
This study は type copper 亜 nitrate also yuan enzyme (NIR) と そ の electronic タ and supply ン パ ク qualitative で あ る シ ト ク ロ ム c_ < 551 > (Cytc_ < 551 >) と の の between electronic 伝 of institutions を Ming ら か に す る こ と を purpose と し て い る. タ ン パ ク の electronic 伝 は, between mass タ ン パ ク qualitative が transient の complex を form す る こ と で line わ れ る が, complex formation が short time で こ る た め, sharper rate の よ い electronic mobile anti 応 の た め の constructed by を atomic レ ベ ル で Ming ら か に す る こ と は difficult し い. そ れ ゆ え, electronic 伝 of complex の three-dimensional structure の decided は タ ン パ ク qualitative electrons move between the 応 を understand す る の に big - useful で あ る. This study で は, both に Ming ら か に な っ て い る NIR と Cytc_ < 551 > の complex で の X-ray crystal structure analytical results に づ き, research を into め て き た. Before the annual に お い て は, NIR の ア ミ ノ acid residues Met135 を Ser に replacement し た - variant M135S し the を cropping systems, electronic speed of mobile anti 応 が の about 9 points 1 low に す る こ と を confirm し, さ ら に complex の X-ray crystal structure analytic か ら, complex formed の interaction surface に お け る three-dimensional structure - environmental の や atoms It should be を clear ら た に た た. Our は, さ ら に Met135 を Leu と Ala に replacement し た - variant M135L お よ び M135A し the を cropping systems, electronic speed of mobile anti 応 の determination と X-ray crystal structure parsing line を っ た. M135L と M135A - variant type は natural に than べ て, Cytc_ < 551 > と の が の electronic mobile anti 応 speed between 4 Low points の 1 と 3 の 1 に し た. M135A と Cytc_ < 551 > の total crystallization は today の と こ ろ successful し て い な い が, M135L と Cytc_ < 551 > の complex の total crystallization に は し success, X-ray crystal structure parsing に よ り, decomposition can 1.05 A の atomic decomposition can で three-dimensional structure を decided す る こ と が で き た. M135L: Cytc_ < 551 > complex で は Cytc_ < 551 > の meet others in large type が き く different な っ て い た. The future water contains を め た な detailed three-dimensional structure parsing に computational chemistry な ど composite な gimmick を take り れ る こ と で, transition な タ ン パ ク quality, and the complex formation の メ カ ニ ズ ム に つ い て の knowledge が Ming ら か に な っ て い く と exam え ら れ る. さ ら に, Cytc_ < 551 > の three-dimensional structure は こ れ ま で complex で の み し か ら れ て い な か っ た の で, Cytc_ < 551 > 単 alone で の X-ray crystal structure parsing を い, decomposition can 1.8 A で three-dimensional structure を decided し た. 単 alone と complex state の three-dimensional structure を compare す る こ と に よ り, Cytc_ < 551 > に お い て も, complex formation に with う three-dimensional structure - the が confirm さ れ た. This study に よ り, NIR: Cytc_ < 551 > に 伝 for complex formation with raw じ る three-dimensional structure - the detailed が の Ming ら か に な り, タ ン パ ク qualitative electrons move between the 応 の メ カ ニ ズ ム を understand す る た め の structure substrate を establish す る こ と が で き た.

项目成果

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会议论文数量(0)
专利数量(0)
タンパク質分子間電子移動反応の構造的ならびに機構的洞察
蛋白质分子间电子转移反应的结构和机制见解
  • DOI:
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    伊藤健治;横井敏郎;市原純;杉山晋平;横関理恵;宮崎隆志;伊藤健治;小西克典;小西克典;小西克典;小西克典;小西克典;小西克典;Katsunori Konishi;Katsunori Konishi;小西克典;小西克典;Yohsuke Satoh;Yohsuke Satoh;佐藤洋輔;佐藤洋輔;佐藤洋輔;小手石泰康
  • 通讯作者:
    小手石泰康
過渡的複合体結晶構造解析による蛋白質電子伝達機構の構造生物化学
使用瞬态复杂晶体结构分析的蛋白质电子传递机制的结构生物化学
銅型亜硝酸還元酵素と電子供与タンパク質間の電子移動反応における過渡的複合体の構造解析
铜型亚硝酸还原酶与供电子蛋白之间电子转移反应中瞬时复合物的结构分析
  • DOI:
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    小手石泰康;石本和大;山口和也;鈴木晋一郎;野尻正樹
  • 通讯作者:
    野尻正樹
部位特異的変異による銅含有亜硝酸還元酵素とシトクロムcの会合様式と電子移動への影響
定点突变对含铜亚硝酸还原酶与细胞色素c结合及电子传递的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2010
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    小手石泰康;石本和大;鈴木晋一郎;野尻正樹
  • 通讯作者:
    野尻正樹
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