高圧分光法を用いた蛋白質における構造的揺らぎの解析

使用高压光谱分析蛋白质的结构波动

基本信息

批准号：
19029002
负责人：
石森浩一郎
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Hokkaido University
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：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

蛋白質構造の構造的揺らぎを定量的に解明するため,人工的な分子内電子伝達蛋白質を設計し,その電子伝達速度の圧力依存性から算出した蛋白質構造における特定の2点問の線圧縮率と,多核多次元NMR法によるdistance geometryや緩和測定から得られる構造的揺らぎの結果を比較した.人工的な分子内電子伝達蛋白質であるルテニウム置換亜鉛ミオグロビン(48,81,83位にそれぞれRu錯体を修飾)の光励起によるZnからRu,あるいはその逆の電子移動過程の反応速度を,常圧から2000気圧程度までの圧力で追跡し,その圧力依存性から,その亜鉛ポルフィリンの亜鉛イオンと蛋白質表面に特異的に修飾したRu錯体間の距離は,Ru錯体の修飾位置(48,81,83位)によって,加圧により0.1から2Å程度,距離が短縮される場合(48位と伸張される場合(81,83位)が観測された.このような異方的な蛋白質構造の短縮・伸張は,緩和測定の結果から得られた局所的な運動性や,distance geometryとは相関がみられず,従来想定されていたように,アミノ酸残基の局部的な運動性や主鎖構造のずれが大きい部位で,必ずしも蛋白質構造の大きな揺らぎが起こっているのではないということを示すことができた.さらに,酸素結合蛋白質であるミオグロビンに比べ,外部からの配位子の結合がなく,そのヘム鉄が6配位構造であるシトクロムcについてもNMRによる緩和時間測定を行ない,主鎖構造の運動性について検討した.その結果,主鎖末端領域やループ領域にやや運動性の高い領域が観測されたものの,全体的にミオグロビンに比べ運動性が制限されている領域が多く,シトクロムcは,ミオグロビンに比べ,蛋白質構造上の揺らぎが小さいことを示唆している.

为了定量阐明蛋白质结构的结构波动，我们设计了一种人工分子内电子转移蛋白质，并通过多核多维核磁共振从其电子转移速率和距离的压力依赖性计算了蛋白质结构中两个特定问题的线性压缩性。方法我们比较了从几何和弛豫测量中获得的结构波动的结果，在从常压到约 2000 atm 的压力下跟踪了电子转移过程的反应速率，并根据其压力依赖性，追踪了锌卟啉。由于加压，磷酰基的锌离子与蛋白质表面特异修饰的 Ru 络合物之间的距离会因加压而减小约 0.1 至 2 Å，具体取决于 Ru 络合物的修饰位置（位置 48、81 或 83）（在位置48和伸长（位置81和83）的情况下观察到蛋白质结构的各向异性缩短和伸长。与几何形状没有相关性，并且如之前假设的，蛋白质结构的大波动不一定发生在氨基酸残基局部移动性大或主链结构偏差大的位点此外，与肌红蛋白相比，肌红蛋白是一种氧-蛋白质。结合蛋白，不与外部配体结合，血红素铁具有六配位结构。我们还使用NMR对细胞色素c进行了弛豫时间测量，并研究了主链结构的迁移率。结果，尽管在主链末端区域和环区域中观察到迁移率稍高的区域，但总体肌红蛋白与肌红蛋白相比，细胞色素c有更多的移动性受到限制的区域，表明其蛋白质结构的波动比肌红蛋白小。