ヘムタンパク質の高機能変換をめざしたミオグロビン表面への精密分子認識部位の導入

将精确的分子识别位点引入肌红蛋白表面，以实现血红素蛋白的高功能转化

基本信息

批准号：
12019256
负责人：
林高史
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyushu University
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：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、昨年度の成果をもとに、ヘムタンパク質表面に正電荷を有する基質結合(認識)部位の構築を試みた。具体的には、ヘムプロピオン酸側鎖末端に合計4個のアミノ基を導入し、カチオンドメインをミオグロビン表面に呈示させた。その結果、フェリシアネートやアントラキノンスルホン酸など負電荷を有する基質と極めて安定な複合体を形成し、静電相互作用を介した光駆動型高速一重項電子移動反応が観測可能となった。さらに、結合定数を比較すると、アニオンドメインをタンパク質表面に呈示したミオグロビンに比べで極めて親和力が強いことも明らかとなった。これは、タンパク質のヘムポケット近傍に集中して存在する塩基性のアミノ酸残基と協同的に効率よいカチオンクラスターを形成しうるからと理解でき、タンパク質表面上での認識挙動の機序を示すことができた。また、本年度はタンパク質表面上の認識部位を介した電子移動反応の詳細な評価を行った。フラッシュホトリシスを用いて、認識部位を有する再構成亜鉛ミオグロビンからチトクロムcへの電子移動反応を追跡した結果、観測される電子移動反応速度は、単なるドナーとアクセプターの電子移動ではなく、タンパク質同士が結合したときに生ずるコンフォメーションの組み替えの影響を受けた値であることが示され、天然系のGated or Coupled ETに相当する減少をモデル系で初めて実現でき、タンパク質間の電子移動反応に、認識挙動が深く関わっていることを実証した。。

今年，基于去年的结果，我们尝试在血红素蛋白表面构建带正电的底物结合（识别）位点。具体而言，在血丙酸侧链末端总共引入了四个氨基，以在肌红蛋白表面上展示阳离子结构域。结果，与带负电的底物（例如铁氰酸盐和蒽醌磺酸）形成极其稳定的络合物，使得通过静电相互作用观察光驱动的快速单线态电子转移反应成为可能。此外，结合常数的比较表明，与在蛋白质表面显示阴离子结构域的肌红蛋白相比，亲和力极强。这可以理解为由于能够与集中在蛋白质血红素口袋附近的碱性氨基酸残基配合形成有效的阳离子簇，表明蛋白质表面的识别行为机制已经完成。此外，今年，我们对蛋白质表面识别位点介导的电子转移反应进行了详细评估。利用闪光光解追踪从具有识别位点的重组锌肌红蛋白到细胞色素c的电子转移反应，观察到的电子转移反应速率不仅仅是供体和受体之间的电子转移，而是蛋白质之间的反应。已经表明，该值受到结合时发生的构象重组的影响，并且该值受到天然门控或耦合系统的影响。我们首次在模型系统中实现了相当于 ET 的还原，证明识别行为与蛋白质之间的电子转移反应密切相关。。