【研究成果】同じ折りたたみ構造を持つシトクロムタンパク質が、2種類の機能を持つための分子メカニズムを解明

本研究成果のポイント

  • Methylococcus capsulatus (Bath)由来のシトクロムP460とシトクロムc’のX線結晶構造解析により、二つのタンパク質は非常によく似た立体構造を有することを明らかにしました。
  • 似た構造を有するにも関わらず、それら二つのタンパク質は活性中心周辺の構造を変化させることで、機能の違いをもたらしていました。
  • タンパク質の機能改変に関する本研究成果は、酵素学研究やタンパク質工学研究に対して貢献すると期待されます。

概要

広島大学大学院統合生命科学研究科の三本木至宏教授、藤井創太郎助教のグループは、英国Essex大学のMicael A. Hough博士との共同研究により、Methylococcus capsulatus (Bath)由来のシトクロムP460とシトクロムc’のX線結晶構造解析により、どちらのタンパク質も同様のβシート構造を有していることを明らかにしました。

シトクロムP460は、ヒドロキシルアミンを亜硝酸まで酸化し、生じた電子をシトクロムc554へ伝達すると考えられています。シトクロムc’は、二原子ガスを結合・解離し、脱窒過程で生じるNOの輸送タンパク質として機能すると考えられています。これら二つのタンパク質は、同様のβシート構造を有しているにも関わらず、活性中心周辺の僅かなアミノ酸の違いにより、別の機能を発揮することが明らかとなりました。そして、網羅的な系統樹解析により、シトクロムP460は、シトクロムc'の祖先である可能性が示唆されました。

すなわち、微生物が特殊な自然環境に適応するため、進化の過程でタンパク質の機能を変化させている可能性を見出しました。以上のようなタンパク質の機能改変に関する成果は、酵素学研究やタンパク質工学研究に対して貢献すると期待されます。

論文情報

  • 掲載雑誌: Chemical Science
  • 論文題目: One fold, two functions: cytochrome P460 and cytochrome c'-β from the methanotroph Methylococcus capsulatus (Bath).
  • 著者: Hannah R. Adams1,  Callie Krewson2,  Jenny E. Vardanega2,  Sotaro Fujii3,  Tadeo Moreno Chicano1,  Yoshihiro Sambongi3,  Dimitri Svistunenko1,  Jordi Paps1,  Colin R. Andrew2  and  Michael A. Hough1.
    1. School of Biological Sciences, University of Essex , Wivenhoe Park , Colchester , Essex CO4 3SQ , UK .
    2. Department of Chemistry and Biochemistry, Eastern Oregon University, La Grande, Oregon 97850, USA .
    3. Graduate School of Biosphere Science, Hiroshima University, Kagamiyama 1-4-4, Higashi-Hiroshima, Hiroshima, 739-8528, Japan. (論文投稿時の所属)
  • DOI: 10.1039/c8sc05210g
教授インタビュー

三本木至宏教授

【お問い合わせ先】

広島大学大学院統合生命科学研究科
教授 三本木 至宏
E-mail:sambongi*hiroshima-u.ac.jp
(注:*は半角@に置き換えてください)

広島大学大学院統合生命科学研究科
助教 藤井 創太郎
E-mail:sofuji*hiroshima-u.ac.jp
(注:*は半角@に置き換えてください)


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