光・電子機能性非天然アミノ酸を導入した蛋白質の作製と電子移動経路の構築

本研究は電子授受に関与する機能側鎖を持つ種々の非天然アミノ酸を部位特異的に蛋白質に導入し、蛋白質中で人工的な電子移動を行わせる事を目的とする。本年度は、ストレプトアビジン、シトクロームb5、およびリプレーサー蛋白質(CRO)に電子の授受に関与する非天然アミノ酸、すなわち光増感基としてのアンスリルアラニンや電子受容体としてのアンスラキノニルアラニンを導入した。(1) ストレプトアビジンにアンスリルアラニンを導入した。一方、種々の電子受容基をビオチンに結合させ、ストレプトアビジンに導入した。前者から後者への光誘起電子移動速度を求め、電子移動の推進力(-ΔG)に対してプロットするとMarcus理論に沿った依存性が現れ、蛋白質中でも通常の電子移動が起こっていることが明らかになった。(2) シトムロームb5にアンスリルアラニンを導入し、励起アンスリル基からヘミンへの光誘起電子移動およびエネルギー移動を観測した。これらの効率は蛋白質中の距離がにしたがって低下し、アンスリル基が予想どうりの部位に導入できていることが確認された。(3) リプレッサー蛋白CROのアンスラキノニルアラニンを導入し、この蛋白質の結合部位でのDNAの光切断を試みた。アンスラキノニルアラニン導入CROの多くがDNA結合能を減少させていたが、56位に導入したものは結合活性を保存していた。現在この変異蛋白質を用いて部位特異的DNA光切断を試みている。

本研究は電子授受に関与する機能側鎖を持つ種々の非天然アミノ酸を部位特異的に蛋白質に導入し、蛋白質中で人工的な電子移動を行わせる事を目的とする。本年度は、ストレプトアビジン、シトクロームb5、およびリプレーサー蛋白質(CRO)に電子の授受に関与する非天然アミノ酸、すなわち光増感基としてのアンスリルアラニンや電子受容体としてのアンスラキノニルアラニンを導入した。(1) ストレプトアビジンにアンスリルアラニンを導入した。一方、種々の電子受容基をビオチンに結合させ、ストレプトアビジンに導入した。前者から後者への光誘起電子移動速度を求め、電子移動の推進力(-ΔG)に対してプロットするとMarcus理論に沿った依存性が現れ、蛋白質中でも通常の電子移動が起こっていることが明らかになった。(2) シトムロームb5にアンスリルアラニンを導入し、励起アンスリル基からヘミンへの光誘起電子移動およびエネルギー移動を観測した。これらの効率は蛋白質中の距離がにしたがって低下し、アンスリル基が予想どうりの部位に導入できていることが確認された。(3) リプレッサー蛋白CROのアンスラキノニルアラニンを導入し、この蛋白質の結合部位でのDNAの光切断を試みた。アンスラキノニルアラニン導入CROの多くがDNA結合能を減少させていたが、56位に導入したものは結合活性を保存していた。現在この変異蛋白質を用いて部位特異的DNA光切断を試みている。