紫外共鳴ラマン分光法によるプロトンATP合成酵素の動的構造変化の追跡

使用紫外共振拉曼光谱追踪质子 ATP 合酶的动态结构变化

• 批准号: 10129230
• 负责人: 小倉 尚志
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10129230/
• 关键词: チトクロム酸化酵素; 生体エネルギー; プロトンポンプ; 酸素還元反応; ラマン分光法

プロトンATP合成酵素は、呼吸鎖電子伝達系のあるエネルギー変換膜にあり、電子伝達駆動性プロトンポンプタンパクによって作られたプロトン濃度勾配を利用してADPをリン酸化し、ATPを合成する。生体エネルギー変換の鍵を握るタンパク質のひとつである。膜の中にあるF_0部分と、外にあって水溶性のF_1部分からなる。本研究の目的はプロトンATP合成酵素の触媒反応中のタンパクの役割をチロシン残基やトリプトファン残基の構造変化を手がかりとして明らかにすることである。そのために紫外共鳴ラマン分光法を用いる。小倉は平成10年4月に現所属に異動した。紫外の検出器が準備できていないので、可視ラマンスペクトル(非共鳴)の測定を行った。ATP合成酵素は好熱菌PS3のものを用いた。βサブユニットの341番目のチロシンをロイシシに置換した変異体の514.5nm励起の非共鳴ラマンスペクトルを測定した。これと基質アナログであるAMP-PNPを結合させたもののラマンスペクトルを比較した。タンパク由来のラマン線の変化は小さく、AMP-PNP結合による構造変化は、はっきりとは見えない。これは非共鳴ラマン散乱のため多くのラマン線が重なっているから、と考えられる。一方、AMP-PNP由来のラマン線の中には結合型と非結合型と比べると差が認められるものがあり、現在これを詳しく調べている。並行して紫外共鳴ラマンスペクトルの測定系の準備を進めている。

质子ATP合酶是在能量转化膜中发现的，其中使用由电子传输驱动的蛋白质泵蛋白创建的质子浓度梯度来合成ATP，用于呼吸链电子传输系统磷酸化ADP。它是生物能转化中的关键蛋白质之一。它由膜内的F_0的一部分以及外部水溶性F_1的一部分组成。这项研究的目的是阐明蛋白质在质子ATP合成酶催化反应中使用酪氨酸和色氨酸残基的结构变化作为线索的作用。为此，使用了紫外线共振拉曼光谱。 Kokura于1998年4月转移到目前的隶属关系。由于没有准备紫外线检测器，因此测量了可见的拉曼光谱（非共振）。 ATP合酶来自嗜热细菌PS3。突变体的514.5 nm激发的非共鸣拉曼光谱，其中leusisi取代了β亚基的位置341的酪氨酸。比较了与底物模拟AMP-PNP结合的拉曼光谱。蛋白质衍生的拉曼系的变化很小，由AMP-PNP键引起的结构变化尚不清楚。这被认为是因为许多拉曼线由于非共鸣的拉曼散射而重叠。另一方面，来自AMP-PNP的一些拉曼线与耦合和未结合类型不同，我们目前正在详细研究这一点。同时，正在为测量紫外线共振拉曼光谱的系统做准备。

项目成果

T.Kitagawa & T.Ogura: "Time-Resolved Resonance Raman Investigation of Oxygen Reduction Mechanism of Bovine Cytochrome c Oxidase" J.Bioener.Biomemb.30. 71-79 (1998)

北川