金属蛋白質中に含まれる遷移金属クラスターの生体特殊反応場による機能制御

利用生物特殊反应场对金属蛋白中所含过渡金属簇进行功能控制

• 批准号: 07242235
• 负责人: 青野 重利
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07242235/
• 关键词: 鉄硫黄クラスター; フェレドキシン; 酸化還元反応

本研究では、分子中に非ヘム鉄クラスターを有するBacillus schlegelii 由来のフェレドキシンを対象として、本フェレドキシン中に含まれる鉄硫黄クラスターの酸化還元電位の制御機構を明らかにすることを目的とし、以下に述べるような研究を行った。本フェレドキシンは、分子中に3核および4核の鉄硫黄クラスターを一分子ずつ含む、7鉄型フェレドキシンである。アミノ酸配列の解析から、このフェレドキシン中の鉄硫黄クラスターの酸化還元電位の制御に関与していると推定される4箇所のアミノ酸(26、35、38、47残基目)を選び、これらのアミノ酸を部位特異的に他のアミノ酸に置換した変異型フェレドキシンを調製し、その酸化還元挙動を検討した。導入した変異は、以下に示すとおりである。26残基目のヒスチジンをチロシンに、35残基目のアスパラギン酸をヒスチジンに、38残基目のバリンをグルタミン酸に、47残基目のアラニンをプロリンに置換した4種類の変異型フェレドキシンを調製した。これら変異型フェレドキシンは、大腸菌中で発現させ、カラムクロマトグラフィーにより、電気泳動的に均一な状態にまで精製した。精製した変異型フェレドキシンは、酸化型ではすべて同一の吸収スペクトルを示した。ジチオナイトによる還元反応を行うと、26、35、38残基目に変異を導入したものについては、天然型と同様な挙動を示した。47残基目に変異を導入したものは、鉄硫黄クラスターの酸化還元電位が低下していることが分かった。CDスペクトルを測定したところ、47残基目に変異を導入したものだけが、異なるスペクトルを示した。これらのことから、Bacillus schlegelii 由来のフェレドキシンでは、47残基目のアミノ酸が、鉄硫黄クラスターの酸化還元電位の制御に深く関わっていることが分かった。

在本研究中，我们以源自施莱氏芽孢杆菌的铁氧还蛋白为研究对象，其分子中含有非血红素铁簇，旨在阐明该铁氧还蛋白中所含铁硫簇的氧化还原电位的控制机制。该铁氧还蛋白是一种7-铁型铁氧还蛋白，其分子中含有一个三核和一个四核铁硫簇分子。通过对氨基酸序列的分析，我们选择了四个氨基酸（残基26、35、38和47），这些氨基酸被认为参与调节铁氧还蛋白中铁硫簇的氧化还原电位，我们制备了突变体铁氧还蛋白。其中铁氧还蛋白被其他氨基酸进行位点特异性取代，并检查了它们的氧化还原行为。引入的突变如下所示。制备了四种类型的突变铁氧还蛋白，其中第26位残基的组氨酸被酪氨酸取代，第35位残基的天冬氨酸被组氨酸取代，第38位残基的缬氨酸被谷氨酸取代，以及第47位残基的丙氨酸残基被脯氨酸取代。这些突变体铁氧还蛋白在大肠杆菌中表达，并通过柱层析纯化至电泳均质状态。所有纯化的突变体铁氧还蛋白在其氧化形式下均显示出相同的吸收光谱。当与连二亚硫酸盐进行还原反应时，在残基 26、35 和 38 处引入突变的那些表现出与天然类型相似的行为。发现在残基47处引入突变的蛋白质中铁硫簇的氧化还原电位降低。当测量CD光谱时，只有在残基47处引入突变的产物显示出不同的光谱。这些结果表明，在源自施莱氏芽孢杆菌的铁氧还蛋白中，第47位氨基酸残基深入参与控制铁硫簇的氧化还原电位。

项目成果

S.Aono: "The effect of negative charge of heme propionate on photoinduced electron transfer between zinc myoglobin and methylviologen" Inorg. Chim. Acta. 233. 127-129 (1995)

S.Aono：“丙酸血红素负电荷对锌肌红蛋白和甲基紫精之间光致电子转移的影响”Inorg。