平成１２年度未来開拓学術研究推進事業研究成果報告書概要


１．研究機関名　大阪大学
　
２．研究領域　生命科学
　
３．研究分野　生体分子の構造と機能調節
　
４．研究期間　平成8年度〜平成12年度
　
５．研究プロジェクト番号　96L00503
　
６．研究プロジェクト名　生体超分子系における分子制御機構-呼吸鎖複合体の構造と機能

７．プロジェクト・リーダー
プロジェクト・リーダー名 フリガナ 所属部局名 職名
月原　富武 つきはら　とみたけ 蛋白質研究所 教授

８．コア・メンバー

コア・メンバー名 フリガナ 所属研究機関名・所属部局名 職名
中川　敦史 なかがわ　あつし 大阪大学蛋白質研究所 助教授
山下　栄樹 やました　えいき 大阪大学蛋白質研究所 助手
吉川　信也 よしかわ　しんや 姫路工業大学理学部 教授

９．研究協力者

研究協力者名 フリガナ 所属研究機関名・所属部局名 職名
松垣　直宏 まつがき　なおひろ 大阪大学蛋白質研究所 博士研究員
Chong Khoon Tee チョン　クーン　ティー 大阪大学蛋白質研究所 博士研究員

１０．研究成果の概要

1．ウシ心筋のチトクロム酸化酵素の酸化型結晶は常温で2.3Å、100Kで2.0Å、還元型は常温で2.35Å、アジド化酸化型は常温で2.8Å、CO化還元型は常温で2.8Å分解能の構造決定を行い、以下のことがあきらかになった。酸素還元中心には酸化型では過酸化物がFe、Cuに配位している、還元型では空である、アジド化酸化型ではアジドがFe、Cuに配位している、CO化還元型ではCOがFeに配位している。活性中心を還元とするとサブユニットIのAsp51が大きく動く、これは、還元中心がCO化されていても同じであり、この動きがプロトンポンプの実体である。酸素還元中心を構成するHis240の側鎖はTyr244の側鎖と共有結合しており、この構造が酸素還元を制御するのに重要な役割を果たしている。分子内部に特徴的な構造を持つ水分子が見つかった。それらはプロトン輸送に関するもの、構造形成に関わるもの等に分けることができる。プロトンの移動経路がある。
2．イネ萎縮ウイルスは分子量が7000万をこえる2重殻の2重ラセンRNAウイルスである。3．5Å分解能の電子密度に基づいて720個の外殻サブユニットと120個の内殻サブユニットの分子モデルを構築した。超高熱菌から最適生育温度が100℃の超好熱菌中で増殖するウイルスを見い出した。3.8Å分解能で構造解析を行っており、骨格構造が明らかになって来た。今までにないタイプの構造をしていることが分かった。
3．ウシ肝臓の20Sプロテアソームは2.7Å分解能で進行中で、現在R値が28%である。

１１．キーワード

(1)X線結晶構造解析、(2)チトクロム酸化酵素、(3)膜タンパク質
(4)イネ萎縮ウイルス、(5)2重殻ウイルス、(6)超好熱菌
(7)プロテアソーム、(8)立体構造、(9)呼吸酵素

１２．研究発表（印刷中も含む）

[雑誌論文]
著者名 論文標題
T. Tsukihara, et al. The Whole Structure of the 13-Subinit Oxidized Cytochrome c Oxidase at 2.8 A.
雑誌名 巻 発行年 ページ
Science 272 1996 1136-1144

著者名 論文標題
Wallin, E., et al. Architecture of helix bundle membrane proteins: An analysis of cytochrome c oxidase from bovine mitochondria
雑誌名 巻 発行年 ページ
Protein Science 6 1997 808-815

著者名 論文標題
T. H. Tahirov, et al. Crystallization and Preliminary X-ray Analysis of Methionine Aminopeptodase from the Hyperthermophilic Bacterium Pyrococcus furiosus
雑誌名 巻 発行年 ページ
Acta Crystallogr. D53 1997 798-801

著者名 論文標題
S. Yoshikawa et al. Redox-Coupled Crystal Structural Change in Bovine Herart Cytochrome c Oxidase
雑誌名 巻 発行年 ページ
Science 280 1998 1723-1729

著者名 論文標題
T. T. Tahirov et al. High-Resolution Crystal of Methionine Aminopeptidase from Pyrococcus furiosus Obtained by Water-Mediated Transformation
雑誌名 巻 発行年 ページ
J. Structural Biology 121 1998 68-72

著者名 論文標題
T. H. Tahirov et al. Crystal Structure of Methionine Aminopeptidase from Hyperthermophile, Pyrococcus furiosus
雑誌名 巻 発行年 ページ
J. Mol. Biol. 284 1998 101-124

著者名 論文標題
A. Sanjoh and T. Tsukihara Spatiotemporal protein crystal growth studies using microfliidic silicon devices
雑誌名 巻 発行年 ページ
J. Crystal Growth 196 1998 691-702

著者名 論文標題
T. Tsukihara and S. Yoshikawa Crystal Structural Studies of a Membrane Protein Complex, Cytochrome c Oxidase from Bovine Heart
雑誌名 巻 発行年 ページ
Acta Crystallogr A54 1998 895-904

著者名 論文標題
H. Sakai and T. Tsukihara Structures of Membrane Proteins Determined at Atomic Resolution
雑誌名 巻 発行年 ページ
J. Biochemistry 124 1998 1051-1059

著者名 論文標題
T.Tsukihara et al. Crystal Structural Studies of a Membrane Protein Complex, Cytochrome c Oxidase from Bovine Heart
雑誌名 巻 発行年 ページ
Acta Crystallogr A54 1998 895-904

著者名 論文標題
T. Tsukihara and Soo Jae Lee Membrane Proteins: Structure and Function
雑誌名 巻 発行年 ページ
J. Synchrotron Rad. 6 1999 918-927

著者名 論文標題
T. Tomizaki et al. Crystal Structure Analysis of Bovine Heart Cytochrome c Oxidase at 2.8 A Resolution
雑誌名 巻 発行年 ページ
Acta Crystallogr. D55 1999 31-45

著者名 論文標題
H. Naitow et al. A Low Resolution Crystal Structure of Rice Dwarf Virus Determined by Ab initio Phasing
雑誌名 巻 発行年 ページ
Acta Crystallogr. D55 1999 77-84

著者名 論文標題
M. Mochizuki et al. Quantitative Reevaluation of the Redox Active Sites of Crystalline Bovine Heart Cytochrome c Oxidase.
雑誌名 巻 発行年 ページ
J. Biol. Chem. 274 1999 33403-33411

著者名 論文標題
T. Tsukihara and H. Aoyama Membrane protei assemblies - toward atomic resolution analysis
雑誌名 巻 発行年 ページ
Current Opinion in Structural Biology 10 2000 208-212

著者名 論文標題
S. Mitsuhashi et al Crystallization and preliminary X-ray diffraction studies of b-carbonic anhydrase from the red alga Porphyridium purpureum
雑誌名 巻 発行年 ページ
Acta Cryst. D56 2000 210-211

著者名 論文標題
S. Mitsuhashi et al X-ray structure of b-carbonic anhydrase from the red alga, Porphyridium purpureum., reveals a novel catalytic site for CO2 hydration
雑誌名 巻 発行年 ページ
J. Biol. Chem. 275 2000 5521-5526

著者名 論文標題
M. J. Fei et al., X-ray structure of azide bound fully oxidized cytrochrome c oxidase from bovineheart muscle at 2.9 A resolution.
雑誌名 巻 発行年 ページ
Acta Cryst. D56 2000 529-535

著者名 論文標題
酒井　宏明　共著 核蛋白質輸送担体のX線結晶構造解析
雑誌名 巻 発行年 ページ
蛋白質核酸酵素 45 2000 2397-2404

著者名 論文標題
Y. Oda et al. Crystal Structure of Tobacco Necrosis Virus at 2.25 A
雑誌名 巻 発行年 ページ
J. Mol. Biol. 300 2000 153-169

著者名 論文標題
J. Sedzik and T. Tsukihara Solubilization of PNS Myelin Membrane Proteins by Detergent.
雑誌名 巻 発行年 ページ
Neuro Report 11 2000 2559-2563

著者名 論文標題
Y. Tomisugi et al. New Crystal Forms and Low Resolution Structure Analysis of 20S Proteasomes from Bovine Liver.
雑誌名 巻 発行年 ページ
J. Biochem. 127 2000 941-943

著者名 論文標題
S. J. Lee et al. The adoption of a twisted structure of importin-beta is essential for the protein-protein interaction required for nuclear transport.
雑誌名 巻 発行年 ページ
J. Mol. Biol. 302 2000 251-264

著者名 論文標題
T. Nakai et al. Crystal structure of N-carbamyl-D-amino acid amidohydrolase with a novel catalytic framework common to amidohydrolases.
雑誌名 巻 発行年 ページ
Structure 8 2000 729-737

著者名 論文標題
T. Matsumoto et al. Roles of functional loops and the C-terminal segment of a single-stranded DNA binding protein elucidated by X-Ray structure analysis.
雑誌名 巻 発行年 ページ
J. Biochem. 127 2000 329-335

著者名 論文標題
M. Odoko et al. Optimization of the energy constant of the methionine Sδ-Cε bond for X-PLORrefinement of protein structure.
雑誌名 巻 発行年 ページ
J. Appl. Cryst. 34 2001 80-81

著者名 論文標題
酒井　宏明　共著 細胞のミクロ探検
雑誌名 巻 発行年 ページ
日本学術協力財団編 　 1997 13(総頁数）

著者名 論文標題
田中　勲　共著 構造生物学とその解析法
雑誌名 巻 発行年 ページ
京極　好正、月原　冨武編 　 1997 12(総頁数）

[図書]
著者名 出版者
S. Yoshikawa et al. Springer-Verlag Tokyo
書名 発行年 総ページ数
Oxygen Homeostatis and Its Dynamics, Crystal Structure and Reaction Mechanism of Bovine Heart Cytochrome c Oxidase 1998 pp13-23

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