ヘモグロビン結晶構造の半網羅的機能決定

血红蛋白晶体结构的半详尽功能测定

基本信息

批准号：
19K06601
负责人：
柴山修哉
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Jichi Medical University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ヘモグロビン（Hb）のT状態の酸素親和性はpH（プロトン濃度）、塩素イオン濃度、有機リン酸有り無しなどの溶液条件に依存して大幅に変化する。この酸素親和性変化は重要な生理学的意義を持つが、その構造的基盤はまだわかっていない。Hbの酸素親和性変化と良い相関を持つ構造プローブとしてβ鎖93番システインSH基の反応性がある。昨年度に引き続き、酸素親和性の異なる脱酸素型Hbを溶液ごと透明な多孔性シリカゲルのゲルマトリックス中に閉じこめ状態間遷移を凍結した状態での酸素平衡曲線の測定とβ鎖93番システインSH基の反応性の測定を並行して行った。また当該年度は、α鎖またはβ鎖のみにヘムリガンドが結合した中間段階分子のモデルとなる金属置換混成Hbを合成し、上と同様の測定を系統的に行いHbのとりうる構造状態の洗い出しを行った。強力なアロステリックエフェクターであるイノシトール6リン酸（IHP）を加えた最低酸素親和性を持つT状態脱酸素型HbのSH基の反応性は、単一構造状態を仮定したモデルでうまくフィットすることができた。一方、溶液中で比較的高い酸素親和性を持つT状態Hbの酸素平衡曲線とSH基の反応性は、両者とも顕著な二相性を示した。このうちの一つの状態の酸素親和性とSH基の反応性は、上の最低親和性T状態の値と一致した。残りの未知の構造状態は、最低親和性T状態と比較して、それぞれ約100倍の酸素親和性と約50倍のSH基の反応性を示した。興味深いことに、この未知のアロステリック状態はα鎖またはβ鎖のみにヘムリガンドが結合した中間段階Hb分子においても観測された。

T状态下的血红蛋白(Hb)的氧亲和力根据pH(质子浓度)、氯离子浓度、有机磷酸的存在与否等溶液条件而发生显着变化。尽管氧亲和力的这种变化具有重要的生理意义，但其结构基础仍不清楚。与Hb的氧亲和力变化具有良好相关性的结构探针是β链93位半胱氨酸SH基团的反应性。继去年之后，我们将具有不同氧亲和力的脱氧血红蛋白溶液限制在透明多孔硅胶的凝胶基质中，并在状态之间的转变被冻结的状态下平行进行反应性测量，从而测量氧平衡曲线。此外，在本财年，我们合成了金属取代的杂化血红蛋白，它是血红素配体仅与α或β链结合的中间阶段分子的模型，并进行了与上述类似的系统测量确定 Hb 可能的结构状态。 T 态脱氧 Hb 中的 SH 基团的反应性，在添加肌醇六磷酸 (IHP)（一种强变构效应物）后具有最低的氧亲和力，可以通过假设单一结构状态的模型很好地拟合。去做它。另一方面，在溶液中具有较高氧亲和力的T态Hb的氧平衡曲线和SH基团的反应性均表现出显着的双相特性。这些状态之一的 SH 基团的氧亲和力和反应性与上面最低亲和力 T 状态的值相匹配。与最低亲和力 T 状态相比，其余未知结构状态分别表现出约 100 倍高的氧亲和力和约 50 倍高的 SH 基团反应性。有趣的是，这种未知的变构状态也在血红素配体仅与 α 或 β 链结合的中间 Hb 分子中观察到。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

X-ray fluorescence holography of biological metal sites: Application to myoglobin

生物金属位点的 X 射线荧光全息术：在肌红蛋白中的应用

DOI：
10.1016/j.bbrc.2022.10.003
发表时间：
2022
期刊：
Biochemical and Biophysical Research Communications
影响因子：
3.1
作者：
Sato-Tomita Ayana;Ang Artoni Kevin R.;Kimura Koji;Marumi Riho;Happo Naohisa;Matsushita Tomohiro;Park Sam-Yong;Shibayama Naoya;Sasaki Yuji C.;Hayashi Kouichi
通讯作者：
Hayashi Kouichi

Freezable and Unfreezable Hydration Water: Distinct Contributions to Protein Dynamics Revealed by Neutron Scattering

DOI：
10.1021/acs.jpclett.0c03786
发表时间：
2021-02-25
期刊：
JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY LETTERS
影响因子：
5.7
作者：
Yamamoto, Naoki;Kofu, Maiko;Shibayama, Naoya
通讯作者：
Shibayama, Naoya

ヘモグロビンM IwateとM Bostonにおけるヘム-チロシン結合の振動分光，結晶構造，理論計算による解析

使用振动光谱、晶体结构和理论计算分析血红蛋白 M Iwate 和 M Boston 中的血红素-酪氨酸键

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
長友重紀，寺田拓人，庄司光男，重田育照，中谷清治，廣田俊，北川禎三，長井雅子，大木規央;朴三用;柴山修哉
通讯作者：
柴山修哉

ヘモグロビンの超精密制御機構の秘密

血红蛋白超精准控制机制的秘密

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Fuchigami Sotaro;Niina Toru;Takada Shoji;柴山　修哉
通讯作者：
柴山　修哉

Pumping mechanism of NM-R3, a light-driven bacterial chloride importer in the rhodopsin family

DOI：
10.1126/sciadv.aay2042
发表时间：
2020-02
期刊：
Science Advances
影响因子：
13.6
作者：
J. Yun;M. Ohki;Jae-Hyun Park;N. Ishimoto;A. Sato‐Tomita;Wonbin Lee;Zeyu Jin;J. Tame;N. Shibayama;Sam-Yong Park;Weontae Lee
通讯作者：
J. Yun;M. Ohki;Jae-Hyun Park;N. Ishimoto;A. Sato‐Tomita;Wonbin Lee;Zeyu Jin;J. Tame;N. Shibayama;Sam-Yong Park;Weontae Lee