好熱性シアノバクテリアの光受容体TePixJの構造・機能解析

嗜热蓝藻光感受器TePixJ的结构和功能分析

基本信息

批准号：
08J11114
负责人：
石塚量見
金额：
$ 0.77万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

1、TePixJの結晶構造解析昨年度シアノバクテリアから精製した標品を用いて、TePixJの緑色光吸収型の結晶構造を解像度2.4Åで得たが、今年度、同じ緑色光吸収型の結晶構造を解像度2.0Åで得ることに成功した。2、TePixJの光可逆変換機構の解明結晶構造とアミノ酸のアライメント解析からTePixJの光変換に重要と思われるアミノ酸残基を見出し、その残基をアラニン残基に置換してTePixJの機能を分子レベルで考察した。結晶構造中、発色団フィコビオロビリン(PVB)と相互作用していた492番目のアスパラギン酸残基(D492)をアラニン残基に置換すると、TePixJは光変換不活性成分が多くなり、また発色団はPVBではなくフィコシアノビリン(PCB)であった。本来PVBはTePixJ自身がPCBを異性化して供給されることから、このD492変異体は発色団の異性化反応が異常であることが分かる。このことから、発色団の異性化反応はD492がPCBと直接反応して起こす、もしくはD492が他の重要なアミノ酸と協同して起こすことが分かった。同じく結晶構造中、PVBと相互作用していた523番目のヒスチジン残基(H523)をアラニン残基に置換すると、TePixJは通常の青・緑色光の光可逆変換を示さなくなり、青・橙～赤色光の光可逆変換を示すようになった。発色団はPVBであり、発色団の異性化反応は正常であった。発色団を上から押さえつけていたH523が無くなると、発色団のネジレが解消し、それに伴い共役二重結合系も長くなり吸収の長波長シフトが生じたと考えられる。今回TePixJに独特な、短波長可視光における光可逆変換機構の一端を明らかにできた。

1. TePixJ 的晶体结构分析去年，我们利用从蓝藻中纯化的样品，成功获得了分辨率为 2.4 Å 的绿光吸收型 TePixJ 的晶体结构，厚度为 2.0 Å。 2.阐明TePixJ的光可逆转换机制我们从晶体结构和氨基酸比对分析中发现了一个对TePixJ的光转换很重要的氨基酸残基，并通过用丙氨酸残基替换该残基，我们研究了其功能我在分子水平上考虑了TePixJ。在晶体结构中，当与生色团藻胆素（PVB）相互作用的第492位天冬氨酸残基（D492）被丙氨酸残基取代时，TePixJ具有大量的光转换非活性成分，也成为成色基团。不是PVB，而是藻蓝蛋白（PCB）。由于PVB通常由TePixJ本身异构化PCB提供，因此发现该D492突变体具有异常的发色团异构化反应。这表明发色团异构化反应要么通过D492与PCB直接反应发生，要么与其他重要氨基酸协同发生。同样，在晶体结构中，当与 PVB 相互作用的 523 位（H523）处的组氨酸残基被替换为丙氨酸残基时，TePixJ 不再表现出正常的蓝光和绿光光可逆转换，并且从蓝色、橙色变为现在它显示出光的可逆光学转换。发色团为PVB，发色团异构化反应正常。据认为，当从上方抑制发色团的 H523 被去除时，发色团变得不扭曲，并且共轭双键系统变得更长，导致吸收转移到更长的波长。这次，我们能够揭示TePixJ独有的短波长可见光中的部分光学可逆转换机制。