化学反応に関わる媒質としてのタンパク質の超高速構成ダイナミクス

蛋白质作为化学反应介质的超快组成动力学

基本信息

批准号：
13740340
负责人：
水谷泰久
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

CO結合形ヘモグロビン(Hb)についてCO光解離による構造ダイナミクスを調べた。ヘム鉄とそれに結合したヒスチジンとの間の伸縮振動[v(Fe-His),約220cm^<-1>]バンドに注目した。ミオグロビン(Mb)の場合と同様に、このバンドについて時定数99ピコ秒で大きさ1.8cm^<-1>の振動数シフトと、10±5ピコ秒の時定数をもつバンド幅の増加が観測された。Mbの場合は、1ナノ秒でのv(Fe-His)振動数とデオキシ形のそれとはかなり近かったが、Hbの場合は9cm^<-1>の振動数の差がみられた。この差は、マイクロ秒の時間領域で起きる四次構造変化によるものである。また、1ナノ秒でのバンド幅はデオキシ形に比べやや狭かった。MbとHbの結果から、バンド形を精度よく測定することで不均一分布の変化を検出できることがわかった。大腸菌より得た酸素ガスセンサータンパク質(E. coli DOS)のヘム近傍構造を、共鳴ラマン分光法を用いて明らかにした。還元形および酸化形ともにpH4-10で典型的な6配位低スピン型ヘムの共鳴ラマンスペクトルを示した。リガンド結合形ヘムを光励起しリガンドを光解離させると、典型的な5配位高スピン型ヘムの共鳴ラマンスペクトルが得られた。また、214cm^<-1>に鉄-ヒスチジン伸縮振動によるラマンバンドが観測された。解離後1ナノ秒のバンド強度は10ピコ秒のものとほとんど変わらなかったことから、リガンドの再結合は遅く解離形の寿命は10ナノ秒よりも長いということが明らかになった。また、95番のメチオニン残基をアラニン残基に置換した変異体(還元形)では5配位高スピン型ヘムによる共鳴ラマンスペクトルが得られた。これらの実験事実から、DOSの軸配位子はHis77とMet95であり、Met95が配位子として酸素分子と置き換わることによってDOSの活性化が起きることが示唆された。

我们研究了 CO 光解导致的 CO 结合血红蛋白 (Hb) 的结构动力学。我们关注血红素铁和与其结合的组氨酸之间的伸缩振动[v(Fe-His)，约220cm^<-1>]带。与肌红蛋白(Mb)的情况一样，对于该频带，观察到时间常数为99ps的频率偏移量级为1.8cm^-1，以及时间常数为10±5ps的带宽增加。完成了。在Mb的情况下，1纳秒处的v(Fe-His)频率与脱氧形式的v(Fe-His)频率非常接近，但在Hb的情况下，观察到频率差异为9cm ^ -1 。这种差异是由于微秒时域内发生的四级结构变化造成的。此外，1 纳秒的带宽比脱氧形式的带宽稍窄。 Mb 和 Hb 的结果表明，可以通过精确测量带形状来检测不均匀分布的变化。使用共振拉曼光谱揭示了从大肠杆菌中获得的氧气传感器蛋白（大肠杆菌 DOS）血红素附近的结构。还原形式和氧化形式均显示出 pH 4-10 时六配位低自旋血红素的典型共振拉曼光谱。当配体结合的血红素被光激发并且配体被光解离时，获得了五配位高自旋血红素的典型共振拉曼光谱。另外，在214cm ^ -1 观察到由铁-组氨酸伸缩振动引起的拉曼带。解离后1 ns时的带强度与10 ps时几乎相同，表明配体的重组很慢，解离形式的寿命长于10 ns。另外，对于其中第95位的甲硫氨酸残基被丙氨酸残基取代的突变体(还原型)，获得了由5配位高自旋型血红素引起的共振拉曼光谱。这些实验事实表明，DOS的轴向配体是His77和Met95，并且当Met95取代氧分子作为配体时，DOS发生激活。