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R.H.Pain編 ; 河田康志, 桑島邦博訳
出版情報: 東京 : シュプリンガー・フェアラーク東京, 2002.10  xxxi, 410p ; 26cm
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東工大
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東工大
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後藤祐児, 桑島邦博, 谷澤克行編
出版情報: 京都 : 化学同人, 2005.10  xvi, 579p, 図版[4]p ; 22cm
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   ①アミノ酸とペプチド 相本三郎 3
   1.アミノ酸とペプチド 3
   2.ペプチド・タンパク質の化学構造 6
   ■Frederick Sanger博士 16
   ②ポストゲノム時代のタンパク質科学 夏目徹 19
1.はじめに 19
   2.バイオロジカル・マススペクトロメトリー 21
   3.タンデム質量分析計によるアミノ酸シークエンス 23
   4.定量プロテオミクス:ゲルvs.LC 24
   5.機能プロテオミクス:タンパク質相互作用ネットワーク解析 26
   6.タンパク質解析の壁 28
   7.プロテオミクス研究の目指すもの 29
   ■田中さん受賞の思い出 31
   ①タンパク質のX線結晶構造解析-二次構造,三次構造,高次構造-中迫雅由 33
1.はじめに 33
   2.物質によるX線散乱 34
   3.タンパク質のX線結晶構造解析 35
   4.タンパク質立体構造の特徴 40
   ■夢のタンパク質-分子X線構造解析 40
   ■1962年度のノーベル賞受賞者生命科学のかがやき 44
   ②多次元NMR 星野大 47
1.はじめに 47
   2.多次元NMRの基礎 48
   3.二次元NMRスペクトルの外観 48
   4.各スペクトルから得られる情報 50
   5.連鎖帰属法 51
   6.立体構造決定法 52
   7.高分子量タンパク質への挑戦 56
   8.おわりに 56
   ■残余双曲子結合(resial dipolar coupling) 55
   ■Kurt Wuthrich博士 58
   ③電子顕微鏡 永山國昭 61
   1.電子線結晶解析法 61
   2.単粒子解析法 64
   3.レプリカ-分子解析法 66
   4.電子線断層法 68
   5.位相差電子顕微鏡法 70
   ④タンパク質の分類と構造ファミリー 中村春木 75
   1.タンパク質の機能による分類 75
   2.タンパク質の構造による分類 80
   ■特別なフィールド名称の由来 83
   ⑤タンパク質の構造予測 金城玲・西川建 87
   1.タンパク質の構造予測とは? 87
   2.構造予測法の概観 88
   3.配列比較 90
   4.-次元構造予測 93
   5.立体構造予測 96
   6.構造予測の展望 99
   ①タンパク質リガンド相互作用とアロステリック転移 石森浩-郎 101
1.はじめに 101
   2.金属酵素におけるタンパク質リガンド相互作用 103
   3.ヘムタンパク質におけるタンパク質リガンド相互作用 103
   4.アロステリック転移 106
   5.ヘモグロビンにおけるアロステリック転移 106
   6.タンパク質リガンド相互作用の制御によるアロステリック転移タンパク質の分子設計 113
   7.おわりに 114
   ②タンパク質-タンパク質相互作用 今田勝巳・難波啓- 115
1.はじめに 115
   2.高次構造形成による機能の拡張 116
   3.ドメイン構造とサブユニット構造 117
   4.複合体形成の進化的な側面 117
   5.集合体の分類 118
   6.集合の制御 119
   7.タンパク質同士を結びつける力 120
   8.相互作用面の性質 121
   9.複合体の形成と対称性 123
   10.サブユニットの等価・準等価・非等価な関係 125
   11.シンメトリーミスマッチ 128
   12.構造の柔軟性 129
   ③タンパク質-核酸相互作用 清水敏之・箱嶋敏雄 131
1.はじめに 131
   2.DNAポリメラーゼの基本構造 132
   3.塩基対のミスマッチはさまざまな機構により複製を止める 133
   4.損傷乗り越え型DNAポリメラーゼ 135
   5.DNAに酸化損傷が起きた場合 136
   6.転写因子同士による協同性 137
   7.インターフェロン制御因子(IRF) 137
   8.IRF/ATF-2/c-JunによるDNA認識 138
   9.IRF/ATF-2/C-Junによる協同性は認識領域の重なりによって生じる 138
   10.おわりに 139
   ④タンパク質ネットワーク 谷口寿章 141
   1.タンパク質ネットワークとは何か? 141
   2.代謝ネットワーク 142
   3.遺伝子発現ネットワーク 144
   4.タンパク質問相互作用ネットワーク 145
   5.結合の親和性とその調節 147
   6.シグナル伝達ネットワーク 149
   7.おわりに 151
   ⑤相互作用解析法-超遠心分析と表面プラスモン共鳴法-有坂文雄 153
1.はじめに 153
   2.物理化学的相互作用測定法 154
   3.超遠心分析 155
   4.表面プラスモン共鳴法 165
   ①物理的相互作用-静電相互作用,ファンデルワールス力,水素結合,疎水相互作用,その他-曽田邦嗣 171
   1.荷電粒子系の多重極モーメントと静電ポテンシャル 171
   2.水-構造形成と機能発現の場 172
   3.交換斥力と分散力およびファンデルワールス力 173
   4.水素結合 175
   5.静電相互作用 178
   6.疎水相互作用 180
   7.自由エネルギー,エンタルピー,エントロピー 183
   ②タンパク質の溶媒変化による変性-変性剤変性,PH変性,熱変性-新井宗仁 185
   1.変性状態の構造 185
   2.アンフォールディング転移 187
   3.尿素.塩酸グアニジンによる変性 189
   4.濃厚塩による変性 190
   5.アルコール変性 191
   6.移相自由エネルギー 192
   7.pH変性 193
   8.熱変性 193
   9.モルテン・グロビュール状態 194
   ③タンパク質立体構造転移の熱量測定 城所俊一 197
1.はじめに 97
   2.熱量測定法(カロリメトリー)の特徴 198
   3.DSCによるタンパク質立体構造安定性評価 200
   4.等温酸滴定熱量測定法(IATC)によるタンパク質安定性評価 204
   ■タンパク質の圧力変性 209
   ①構造とダイナミクスの実験 片岡幹雄 211
1.はじめに 211
   2.タンパク質結晶構造と溶液構造の関係 212
   3.タンパク質の動きを測る 214
   4.おわりに 220
   ■中性子散乱 218
   ②構造ダイナミクスの理論とシミュレーション 木寺詔紀・池口満徳 221
   1.タンパク質機能の問題設定 221
   2.ダイナミックなタンパク質機能モデル 223
   3.線形応答理論によるタンパク質機能像 225
   4.線形応答理論の応用 227
   5.平衡ダイナミクスから機能ダイナミクスへの接続 229
   ③機能発現とダイナミクスのシミュレーション 林重彦 233
   1.タンパク質機能発現の基本過程 233
   2.タンパク質の分子シミュレーションの詳細 235
   3.シミュレーションによる機能発現機構の計算 238
   4.おわりに 243
   ①フォールディング反応-速度論- 桑島邦博 245
   1.背景 245
   2.フォールディングの初期中間体 247
   3.フォールディングの速度論 250
   4.遷移状態解析 252
   5.フォールディング速度と立体構造との関係 255
   6.隠れたフォールディング中間体 257
   ■C.B.Anfinsen博士 259
   ②フォールディング反応-理論とシミュレーション- 高田彰二 261
   1.タンパク質のエネルギー地形とファネル描像 261
   2.相転移アナロジー 263
   3.ファネル描像でみるフォールディング反応 264
   4.フォールディング反応の速度論 264
   5.フォールディング反応の遷移状態(核)アンサンブル 265
   6.郷モデルによるフォールディングシミュレーション 266
   7.全原子力場によるフォールディング分子動力学シミュレーション 269
   8.揺らぐ変性状態観 271
   9.タンパク質フラグメントの構造特性 272
   ■一分子フォールディング 274
   ③膜タンパク質のフォールディングとポリペプチド鎖の膜透過機構 阪口雅郎 279
1.はじめに 279
   2.膜結合リボソームの形成 280
   3.三種のシグナル配列 282
   4.1型シグナルアンカーの興味深い機能 283
   5.低疎水性月莫貫通セグメントの形成 284
   6.膜透過の停止 285
   7.フォールディングによる膜内セグメントの形成 286
   8.ミトコンドリアへの標的化と小胞体回避 287
   9.おわりに 288
   ④分子シャペロン 小池あゆみ・田口英樹 291
   1.分子シャペロンの概念 291
   2.リボソーム結合シャペロン 293
   3.Hsp70システム 294
   4.シャペロニンシステム 296
   5.凝集体に作用するシャペロン 300
   6.おわりに 301
   ①アミロイド線維形成 後藤祐児 303
1.はじめに 303
   2.アミロイド線維の構造 306
   3.アミロイド線維の物性 307
   4.アミロイド線維の形成反応 30
   5.アミロイド線維の危険性 310
   6.おわりに 311
   ■透析アミロイドーシス 313
   ②プリオンタンパク質 桑田一夫 315
   1.プリオンをめぐる現状 315
   2.タンパク質ダイナミクスの一般概念 317
   3.タンパク質のミスフォールディングによる疾患群 318
   4.プリオンの正常と異常立体構造 320
   5.プリオン病治療薬開発への挑戦 325
   6.おわりに 327
   ■S.B.Prusiner博士 329
   ①抗体とファージディスプレイ・リボソームディスプレイ 熊谷泉 331
   1.抗体概説 331
   2.遺伝子型と表現型の対応づけ 332
   3.ファージディスプレイ系 334
   4.抗体断片のファージディスプレイ 335
   5.新しい抗原定量法と抗原認識能変換への応用 337
   6.リボソームディスプレイによる抗体分子の選択 337
   7.おわりに 339
   ②非天然アミノ酸導入変異タンパク質の作製 宍戸昌彦 341
   1.はじめに:タンパク質生合成機構とその拡張 341
   2.種々の非天然アミノ酸の合成とタンパク質への導入 342
   3.直交化tRNA 343
   4.非天然アミノ酸によるtRNAのアミノアシル化 343
   5.直交化aaRS/tRNA対を用いるアミノアシル化 343
   6.aaRSサロゲート/直交化tRNA対を用いるアミノアシル化 345
   7.単離tRNAとアミノ酸誘導体との反応によるアミノアシル化 346
   8.四塩基コドンの導入によるコドン表の拡張 346
   9.大腸菌細胞外生合成系によるタンパク質の高効率合成 347
   10.非天然アミノ酸導入によるタンパク質の人工機能化 348
   11.おわりに 350
   ③セルフプロセッシング 岡島俊英・谷澤克行 351
1.はじめに 351
   2.ポリペプチド鎖の自己切断と再結合 352
   3.ビルトイン型補酵素の自己触媒的生成 355
   4.緑色蛍光タンパク質(GFP)における蛍光団の形成 360
   5.おわりに 362
   ④人工タンパク質設計 磯貝泰弘・太田元規 363
1.はじめに 363
   2.歴史的背景 364
   3.4本へリックスバンドルの設計 365
   4.計算機を利用した設計 366
   5.ネガティブデザイン 368
   6.人工グロビンのデザイン 370
   7.分子機能の設計 370
   ①総論と基質認識機構 吉村徹・中山亨 375
   1.酵素の特異性と活性部位の概念 375
   2.酵素の触媒作用のエネルギー論的理解 377
   3.酵素機能発現の普遍的な戦略 380
   4.トランスアミナーゼの基質認識機構 382
   ②化学的解析に基づく反応機構 栗原達夫・江崎信芳 389
1.はじめに 389
   2.官能基選択的試薬を用いた解析 390
   3.基質による触媒中心アミノ酸残基の修飾と酵素反応中間体の解析 392
   4.偽基質による触媒中心アミノ酸残基の修飾 394
   5.アフィニティーラベル試薬による活性部位アミノ酸残基の解析 395
   6.光アフィニティーラベル試薬による活性部位アミノ酸残基の解析 396
   7.自殺基質による活性部位アミノ酸残基の修飾 396
   8.ケミカルレスキューによる酵素反応機構の解析 398
   ③速度論的解析に基づく反応機構 林秀行 401
1.はじめに 401
   2.定常状態の速度論 403
   3.遷移相の速度論 406
   4.同位体効果 414
   ■S.A.Arrhenius 417
   ④構造学的解析に基づく反応機構-動的構造解析,遷移状態アナログ- 加藤博章 419
1.はじめに 419
   2.遷移状態アナログを用いた動的構造解析 420
   3.ラウエ法を用いた時分割X線結晶構造解析 425
   ⑤ラジカル酵素の触媒機構とそれを支えるタンパク質分子装置 虎谷哲夫 431
1.はじめに 431
   2.ラジカル酵素の触媒原理 432
   3.コファクターが関与するラジカル酵素の構造と機能 433
   4.タンパク質ラジカルを含むラジカル酵素の構造と機能 437
   5.ラジカルの導入と再生 440
   6.おわりに 444
   ①ATPase 二井將光・中西真弓 447
1.はじめに 447
   2.F型ATPaseの構造と反応機構 449
   3.F型ATPaseの回転機構 453
   4.もう一つの回転するH+ポンプ-Ⅴ型ATPase 439
   5.おわりに 461
   ■P.D.Boyer博士とJ.E.Walker博士 462
1.はじめに 465
   2.好気的呼吸鎖の多様性 466
   3.複合体Ⅰ 468
   4.複合体Ⅱ 469
   5.複合体Ⅲ 470
   6.複合体Ⅳ 471
   7.呼吸鎖複合体のスーパーコンプレックス 472
   ■フーリエ変換赤外分光法による全反射測定 473
   ③光合成 齊藤貴士・中山雅登.長谷俊治 475
   1.光合成とは 475
   2.光合成の電子伝達系 476
   3.電子伝達複合体 478
   4.光合成のエネルギー・代謝ネットワークの総合的理解に向けて 483
   ①タンパク質の膜透過装置 西川周一・遠藤斗志也 483
1.はじめに 485
   2.さまざまな膜透過装置 486
   3.膜透過装置の構造と機能 492
   ②リソソーム・エンドソーム・細胞骨格 和田洋 495
   1.細胞における膜の重要性 495
   2.エンドサイトーシスにおけるタンパク質相互作用 498
   膜融合の制御とタンパク質相互作用 499
   後期エンドソームにおける腰とタンパク質 500
   細胞骨格とモータータンパク質・膜オルガネラの空間配置 502
   ③異物排出タンパク質,ABCトランスポーター 山口明人 505
   1.異物排出タンパク質とは 505
   2.細菌の異物排出タンパク質 506
   3.RND型異物排出タンパク質の分子構造と異物を認識する仕組 509
   4.異物排出タンパク質の発現制御機構 513
   5.ABCトランスポーター 515
   6.おわりに 517
   ①細胞内シグナル伝達機構:足場タンパク質とプロテインキナーゼ 黒田俊一 519
   1.シグナル伝達機構とは 519
   2.Gタンパク質共役型レセプターからPKAへ 522
   3.GPCRからPKCへ 524
   4.足場・アンカリングタンパク質 527
   5.おわりに 530
   ②細胞内タンパク質分解 加藤晃一・坂田絵理・大隅良典 531
1.はじめに 531
   2.ユビキチン/プロテアソーム系 532
   3.リソソーム/液胞経路 540
   ③神経機能発現にかかわるタンパク質-視細胞の光情報変換機構- 橘木修志・河村悟 545
1.はじめに 545
   2.二種類の視細胞-桿体と錐体 546
   3.視細胞が光信号を電気信号へと変換するメカニズム 547
   4.電気応答を停止する機構 548
   5.桿体と錐体とで電気応答の違いが生じる仕組 549
   6.電気応答の持続時間を調節する仕組 550
   7.神経機能とタンパク質 553
   ④細胞外マトリックス分子と細胞接着 小川崇・宮崎香 555
1.はじめに 555
   2.細胞接着とインテグリン 557
   3.細胞接着性ECM分子:フィブロネクチンとラミニン 559
   4.ラミニン5(1aminin-5:LN5) 562
   5.おわりに 565
   索引 567
   ①アミノ酸とペプチド 相本三郎 3
   1.アミノ酸とペプチド 3
   2.ペプチド・タンパク質の化学構造 6
3.

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東工大
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東工大
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Alan Fersht著 ; 桑島邦博 [ほか] 訳
出版情報: 東京 : 医学出版, 2006.3  xxiv, 758p ; 22cm
シリーズ名: バイオサイエンス・シリーズ
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第1章 蛋白質の三次元構造 1
    A.蛋白質の一次構造 4
    B.三次元構造の決定法 6
    1.X線回折法による結晶蛋白質の構造 6
    2.中性子回折 7
    3.NMR法から得られる溶液中の蛋白質の構造 8
    C.蛋白質の三次元構造 10
    1.構造の組立単位 11
    2.ラマチャンドラン(Ramachandran)図 16
    3.モチーフあるいは超二次構造 23
    4.基本単位からの蛋白質の組立 25
    D.蛋白質の多様性 29
    1.イントロンとエキソン,そうして,インテインとエクステイン 30
    2.蛋白質ファミリーの分岐進化 30
    3.収れん進化 34
    4.収れんか分岐か? 35
    5. a/βバレル(すなわちTIMバレル)蛋白質 36
    6.説水素酵素とドメイン 38
    7.遺伝子フラグメントの融合による蛋白質の進化 38
    8.相同性,配列同一性および構造類似性 40
    E.より高い水準の組織化 : 多酵素複合体 41
    1.異なった活性の非共有結合院会合と多頭酵素 42
    2.アロム(arom)複合体 43
    3.ピルビン酸脱水素酵素複合体 43
    4.DNAポリメラーゼ 45
    5.多重活性をもち多酵素複合体となる理由 46
    F.酵素―基質複合体の構造 47
    1.安定な酵素―基質複合体を調べる方法 47
    2.例1 : セリン・プロテアーゼ 49
    3.例2 : リゾチーム 52
    G.蛋白質の柔軟性とコンフォメーション運動性 54
    1.酵素の結晶構造と溶液構造は本来同一であるのか? 54
    2.蛋白質で観測される運動と柔軟性のモード 56
    3.蛋白質の運動性と酵素反応機構 61
第2章 化学触媒 67
    A.遷移状態理論 67
    1.遷移状態理論の意義と応用 70
    2.ハモンド則 70
    3.ハモンド則の化学的基盤 71
    B.触媒の原理 73
    1.どこで,なぜ,そしてどのように触媒が必要とされるか 73
    2.一般酸塩基触媒 77
    3.分子内触媒 : 酵素の官能基の“有効濃度” 80
    4.エントロピー : 分子内触媒と有効濃度の理論的基盤 83
    5.“軌道操作” 88
    6.静電触媒 89
    7.金属イオン触媒 92
    C.共有結合触媒 94
    1.シッフ塩基形成による求電子触媒 94
    2.ピリドキサールリン酸―求電子触媒 96
    3.チアミンピロリン酸―求電子触媒 100
    4.求核触媒 102
    D.構進―活性相関 104
    1.カルボニル基への求核攻撃 104
    2.求核性と脱離性を決定する因子 107
    E.微視的可逆性すなわち詳細釣り合いの原理 112
    F.速度論的等価性の原理 114
    G.速度論的同位体効果 115
    1.一次同位体効果 115
    2.多重同位体効果 117
    3.二次同位体効果 118
    4.溶媒同位体効果 119
    H.酵素触媒の古典的因子のまとめ 120
第3章 酵素反応速度論の基本式 125
    A.定常状態の速度論 125
    1.実験的基礎 : Michaelis-Menten(ミカエリスーメンテン)の式 126
    2.単一基質反応の速度論的解釈 : Michaelis-Menten機構 127
    3.Michaelis-Menten機構の拡張と修正 128
    B.Michaelis-Mentenパラメータの重要性 131
    1.kcatの意味 : 触媒定数 131
    2.KMの意味 : 真の平衡定数と見かけの平衡定数 132
    3.kcat/KMの意味 : 特異性定数 133
    C.データのグラフ表示 134
    D.阻害 136
    1.拮抗阻害 136
    2.非拮抗阻害,不拮抗阻害,混合阻害 137
    E.非生産的結合 138
    F.kcat/KM=k2/KS 140
    G.拮抗基質 141
    1.Michaelis-Mentenの式の別の表現 141
    2.拮抗する基質(competing substrates)の特異性 141
    H.可逆性 : Haldaneの式 142
    1.溶液中の平衡 142
    2.酵素表面上での平衡(内部平衡) 143
    I.Michaelis-Mentenの式が適用できない場合 143
    J.多基質系 144
    1.ランダム逐次機構 145
    2.定序機構 145
    3.Theorell-Chance機構 145
    4.ピンポン(または置換酵素あるいは二重置換)機構 145
    K.速度式の簡便化 147
    1.正味の速度定数の計算 148
    2.速度定数に対する緩和時間の代用 149
    L.熱力学サイクル 151
    1.基本的な熱力学サイクル 151
    2.二つのリガンドまたは基質の酵素への結合 152
    3.イオン化と平衡化の連結 : 微視的定数と巨視的定数 154
    4.仮想上の過程 : アミノ酸変異 156
    5.二重変異サイクル 156
第4章 各速度定数の測定と大きさ 159
    パート1 測定方法 : 前定常状態速度論への序 159
    A.迅速混合とサンプリング技術 160
    1.連続フロー法 160
    2.ストップトフロー法 161
    3.迅速停止法(rapid quenching techniques) 162
    B.閃光分解(flash photolysis) 164
    C.緩和法(relaxation methods) 165
    1.温度ジャンプ法 165
    2.核磁気共鳴(nuclear magnetic resonance(NMR)) 166
    D.前定常状態と緩和速度過程の解析 167
    1.単純な指数関数 167
    2.酵素と基質の会合 171
    3.逐次反応 173
    4.並列反応 177
    5.温度ジャンプ法の式の導出 178
    6.二段階逐次可逆反応の一般的解 179
    7.前定常状態速度論の実験的応用 182
    E.酵素の絶対濃度 184
    1.活性部位滴定と“バースト(burst)”の大きさ 184
    2.バーストの基質濃度依存性 187
    3.活性部位の滴定と反応速度分析 187
    パート2 酵素反応における速度定数の大きさ 188
    A.速度定数の上限 188
    1.会合と解離 88
    2.化学過程 191
    3.プロトン移動 192
    B.酵素の速度定数と律速過程 194
    1.酵素と基質の会合 194
    2.kcat/KMについては会合が律速でありうる 196
    3.酵素―基質および酵素―生成物複合体の解離 196
    4.kcatについては酵素―生成物の放出が律速でありうる 196
    5.立体構造変化 197
第5章 酵素触媒のpH依存性 199
    A.単純な酸と塩基のイオン化 : その基本式 200
    1.式の視察によるpKa値の抽出 201
    B.酵素の解離基のイオン化が速度過程に及ぼす影響 203
    1.単純な理論 : Michaelis-Menten機構 204
    2.kcat,kcat/KM,1/KMのpH依存性 205
    3.pKaの予測と帰属の簡単な規則 206
    C.単純な理論の修正と破綻 207
    1.中間体が増えることによる修正 207
    2.単純な法則の破綻 : Briggs-Haldane速度論とpHによる律
    速段階の変化 : 速度論的pKa値 208
    3.速度論的pKaと平衡論的pKaの実験的区別 210
    4.微視的pKaと巨視的pKa 210
    D.表面電荷が酵素の基のpKaに与える影響 210
    E.データのグラフ表示 212
    F.説明に役立つ実例と実験的証拠 213
    1.キモトリプシンの活性部位のpKa 214
    G.酵素の解離基の直接滴定 216
    1.pKaとpH/pDに対するD2Oの影響 216
    2.方法 217
    H.酵素内の基や溶液中の基に及ぼす温度,溶媒の極性,イオン強
    度の影響 220
    I.酵素中でのpKaの大きな摂動 221
第6章 反応速度論と平衡論に関する実用的方法 225
    A.分光法と反応速度法 225
    1.分光光度法 225
    2.分光蛍光法 226
    3.円二色性 228
    4.自動分光光度計と自動蛍光光度計 229
    5.共役検定法 230
    6.酸または塩基の自動滴定 231
    7.放射線を用いた方法 231
    8.標識を必要としない光学的検出 234
    B.反応速度データのプロット 234
    1.指数関数 235
    2.二次反応 236
    3.Michaelis-Menten速度過程 237
    C.蛋白質―リガンド複合体の解離定数の決定 237
    1.速度論 237
    2.平衡透析法 238
    3.平衡ゲル濾過法 239
    4.超遠心法 241
    5.フィルター検定法 241
    6.分光学的方法 242
    7.化学量論的滴定 242
    8.ミクロ熱量測定法 242
    D.結合データのプロット 244
    1.結合部位が一つだけの場合 244
    2.結合部位が複数存在する場合 245
    E.コンピュータを用いたデータのフィッティング 245
    F.統計,観測誤差と精度 246
    1.正規分有またはガウス分布 247
    2.標本抽出における誤差 247
    3.測定誤差の連結 248
    4.ポアソン分布 250
    5.吸光,円二色性,蛍光,放射能計数におけるシグナル対ノイズ比 250
    付録 : 蛋白質濃度の測定 251
第7章 酵素反応における中間体の検出 255
    A.前定常状態速度論と定常状態速度論の違い 255
    1.中間体の検出 : 何が“証拠”か? 256
    B.キモトリプシン : ストップトフロー分光法,定常状態の反応速
    度論および生成物の分配による中間体の検出 257
    1.生成物解離の“バースト”からの中間体の検出 257
    2.1代謝回転条件での前定常状態速度論解析による中間体生
    成の証拠 258
    3.定常状態の速度論と分配実験によるエステルの加水分解に
    おけるアシル酵素の検出 263
    4.アミドとペプチドの加水分解におけるアシル酵素の検出 269
    5.分配実験の妥当性と起こりうる実験誤差 271
    C.分配実験と速度論的実験による中間体検出の例 272
    1.アルカリホスファターゼ 272
    2.酸性ホスファターゼ 274
    3.βガラクトシダーゼ 274
    D.アミノアシル―tRNA合成酵素 : 停止フロー法,定常状態の速度
    論解析,同位体交換を用いた中間体の検出 277
    1.反応機構 277
    2.校正機構 280
    E.コンフォメーション変化の検出 283
    F.今後の展望 285
第8章 酵素反応の立体化学 289
    A.光学活性と岸ラリティー 289
    1.表記法 290
    2.酵素反応と非酵素反応の立体化学の差異 292
    3.コンフォメーション(配座)とコンフィグレーション(配置) 293
    B.立体特異的酵素反応の例 294
    1.NAD+-およびNADP+-依存性酸化と還元 294
    2.フマラーゼが触媒するフマル酸水和の立体化学 296
    3.アルドース―ケトース異性化酵素反応におけるエンジオール
    中間体はシン形であることの証明 296
    4.ホスホフルクトキナーゼのアノマー特異性決定のための固
    定された(locked)基質の利用 297
    C.キラル中心のコンフィグレーションの保持や反転に基づく中間
    体の検出 299
    1.求核反応の立体化学 299
    2.立体化学的議論の正当性 300
    3.リゾチームとβガラクトシダーゼの反応中間体 300
    D.キラルなメチル基 301
    1.メチレン基からキラルなメチル基を生成する場合とキラル
    なメチル基をメチレン基に変換する場合の根本的な相違 302
    2.キラリティーのアッセイ 302
    3.リンゴ酸合成酵素反応の立体化学 304
    E.キラルなリン酸 305
    1.リン酸転移化学の概観 306
    2.リン酸誘導体のキラリティー 307
    3.キラルなリン酸転移の例 309
    4.位置同位体交換 313
    5.酵素によるリン酸転移の立体化学のまとめ 314
    F.酵素反応の立体電子的制御 315
    1.ピリドキサールリン酸の反応性 315
    2.プロテアーゼ反応における立体電子効果 318
第9章 活性部位結合型および酵素によって活性化される不可逆的阻害剤 :
    「アフィニティーラベル」および「自殺阻害剤」 323
    A.蛋白質の化学修飾 326
    1.アミノ酸側鎖の化学反応性 326
    B.活性部位特異的不可逆阻害剤 327
    C.酵素によって活性化される不可逆的阻害剤 331
    1.ピリドキサールリン酸結合酵素 335
    2.モノアミンオキシダーゼとフラボ蛋白質 337
    D.遅くて,強い結合による阻害 338
    1.遅くて,強い結合の阻害の速度論 339
第10章 コンフォメーション変化,アロステリック制御,モーター,仕事 343
    A.正の協同性 343
    B.アロステリック相互作用と協同性の機構 345
    1.Monod-Wyman-Changeux(MWC)の協奏的機構 346
    2.Koshland-Nemethy-Filmer(KNF)の逐次モデル 350
    3.一般的なモデル 351
    4.入れ子型協同性 352
    C.負の協同性と半活性部位(half-of-the-sites)反応性 352
    D.協同性の定量的解析 353
    1.ヒル(Hill)方程式 : 協同性の尺度 353
    2.MWC結合曲線 356
    3.KNF結合曲線 358
    4.協同性の診断テストとMWC対KNF機構 359
    E.ヘモグロビンヘの協同的な結合の分子機構 360
    1.酸素の協同的結合の生理学的意義 360
    2.ヘモグロビン酸素化における原子レベルの動き 361
    3.ヘムの化学モデル 364
    F.代謝経路の制御 365
    G.ホスホフルクトキナーゼとアロステリックフィードバックによる制御 366
    1.R伏態の構造 368
    2.T状態の構造 369
    H.グリコーゲンホスホリラーゼとリン酸による制御 369
    1.グリコーゲンホスホリラーゼとグリコーゲン分解の制御 370
    2.ホスホリラーゼのアロステリックな活性化 373
    I.G蛋白質 : 分子スイッチ 373
    J.モーター蛋白質 376
    K.回転触媒によるATP合成 : ATP合成とF1-ATPase 378
第11章 分子間力と結合エネルギー 385
    A.非結合原子間の相互作用 386
    1.静電相互作用 386
    2.非極性相互作用(ファンデルワールス,すなわち分散力) 388
    3.水素結合 391
    4.蛋白質及び複合体のエネルギーをシミュレートするための力場 392
    B.蛋白質とリガンドの結合のエネルギー 393
    1.疎水結合 394
    2.水素結合,塩結合(塩橋),および水素結合の収支 399
    C.エネルギー増分の実験による測定 401
    1.結合と特異性 401
    2.速度論からの結合エネルギーの増分の見積もり 403
    D.エントロピーと結合 409
    E.エンタルピー―エントロピー相殺 409
    F.まとめ 411
第12章 酵素―基質の相補性と触媒における結合エネルギーの利用 415
    A.触媒における酵素―基質結合エネルギーの利用 416
    1.結合エネルギーによりkcat/KMの活性化自由エネルギーが
    低下する 416
    2.結合エネルギーと化学活性化自由エネルギーの相互変換 417
    3.遷移状態に対する酵素相補性はkcat/KMが最大値にあるこ
    とを意味する 420
    B.触媒反応における結合エネルギーの利用と酵素―基質遷移状態
    相補性の実験的根拠 422
    1.古典的実験 : 修飾基質における構造と活性の関係 422
    2.遷移状態アナログ : 相補性のプローブ 425
    3.触媒抗体(アブザイム) 429
    4.設計された酵素の構造―活性実験 429
    C.最大反応速度の進化 : 遷移状態の強い結合及び基質の弱い結合 430
    1.kcat/KM一定の条件でKMを最大にさせる原理 430
    2.KMの実験的観察 433
    3.最大反応速度へ完全に進化した酵素 436
    D.結合エネルギー利用の分子機構 437
    1.歪み 437
    2.誘導適合 438
    3.非生産的結合 440
    4.歪み,誘導適合および非生産的結合は特異性には重要ではない 441
    5.歪み,誘導適合,非生産的結合および定常状態の速度論 441
    6.歪みの性質についての結論 : 歪みか緊張か? 442
    E.中間体の集積に関する速度最適化の効果と,酵素における内在
    的な平衡 443
    1.中間体の集積 443
    2.均衡した内在的な平衡 444
第13章 特異性と修正機構 447
    A.特異性の限界 448
    1.Michaelis-Menten反応速度論 450
    2.一般的な場合 452
    3.相互作用している活性部位 453
    4.特異性の立体化学的起因 454
    B.修正または校正機構 455
    1.蛋白質合成における修正 456
    2.DNA複製における修正 461
    C.正確さの代価 469
    1.修正機構に対する代価選択性の方程式 469
    2.単一特性認識 : f=f′f 471
    3.ニ重特性認識 : f′f>f 473
第14章 組換えDNA技術 477
    A.DNAの構造と特性 477
    1.DNAは複製される : DNAポリメラーゼ 480
    2.DNAにある隙間はふさぐことができる : DNAリガーゼ 482
    3.二重鎖DNAは特異的な配列で切断できる : 制限エンドヌ
    クレアーゼ 483
    4.DNA断片は酵素を用いて連結することができる 484
    5.相補的ホモ重合体の末端によるDNAの連結 : 末端転移酵素 485
    6.ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)によるDNAの増幅 486
    7.進行的重合と分散的重合 486
    B.大量生産のための酵素遺伝子のクローニング 488
    1.ベクター 490
    2.スクリーニング(選別) 490
    C.合理的設計のための部位特異的突然変異導入 491
    D.無作為変異導入とレパートリーの選択 494
    1.ランダム変異導入 494
    2.レパートリー選択 : ファージディスプレイ 495
第15章 蛋白質工学
    パート1 酵素の構造,活性,機構の精密な分析 : チロシル―tRNA
    シンテターゼ 504
    A.機構論的な目的 503
    B.チロシル―tRNAシンテターゼ 503
    C.体系的な部位特異的変異導入研究の必要性 505
    1.活性部位滴定 505
    2.前定常状態速度論 505
    3.出発点 : E・Tyr-AMP複合体の結晶構造 506
    D.変異の選択 506
    E.戦略 : 自由エネルギープロフィールと差エネルギー図 509
    F.チロシン活性化における差エネルギー図からの結果 511
    1.酵素―遷移状態相補性の証明 511
    2.酵素―中間体相補性の発見 : 内部平衡定数の調整と不安定中
    間体の隔離 513
    3.誘導適合過程の検出 515
    4.チロシン活性化における触媒機構 515
    5.転移段階の機構 520
    G.差エネルギーからの見かけ上の結合エネルギーと増加結合エネ
    ルギーとの関係 520
    H.進化の調査 : “逆遺伝学” 522
    1.特異的結合変化と均一的結合変化 522
    2.[ATP]に対するチロシル―tRNAシンテターゼの活性の微調整 523
    3.多段階反応における速度の最適化 524
    I.結合エネルギーにおける直線自由エネルギー関係 526
    J.変異誘発による酵素の全体の構造と対称性の探索 529
    1.酵素のドメイン構造 530
    2.ヘテロ二量体の構築 530
    K.Tyr-AMPの加水分解に対する自由エネルギーの測定 534
    パート2 酵素の再設計 : ズブチリシン 535
    A.ズブチリシン 535
    B.触媒トライアドとオキシアニオン結合部位の精密解析 537
    C.特異性の再設計 538
    1.サブサイト 538
    2.ズブチロリガーゼ 539
    D.安定性と他の特性の設計 540
第16章 酵素の構造と反応機構の事例研究 545
    A.説水素酵素 546
    1.アルコール脱水素酵素 548
    2.L-乳酸脱水素酵素とL-リンゴ酸脱水素酵素 555
    3.グリセルアルデヒド3-リン酸脱水素酵素 560
    4.脱水素酵素に関するいくつかの一般論 563
    B.プロテアーゼ 564
    1.セリンプロテアーゼ 565
    2.システインプロテアーゼ 575
    3.亜鉛プロテアーゼ 576
    4.カルボキシル(アスパラチル)プロテアーゼ 581
    C.リボヌクレアーゼ 587
    1.リボヌクレアーゼAとその複合体の構造 589
    2.バルナーゼの反応機構 592
    D.リゾチーム 593
    1.オキソカルベニウムイオン 595
    2.静電触媒と一般酸触媒 595
    3.サブサイトの結合エネルギー 596
    E.いくつかの一般論 597
第17章 蛋白質の安定性 607
    A.蛋白質の変性 608
    1.蛋白質フォールディングの熱力学 609
    2.溶媒変性 614
    3.酸または塩基により引き起こされる変性 617
    4.二状態転移vs.多状態転移 618
    B.変性状態の構造 621
    1.変性条件下の変性状態,U 621
    2.生理的条件下の変性状態,Dphys 622
    3.一次転移と二次転移 623
    C.安定性変化の測定 623
    1.熱変性 624
    2.溶媒変性 625
    D.構造形成のエネルギー特性 626
    1.αヘリックス 626
    2.βシート性向 636
    3.疎水性コア 636
    4.ジスルフィド架橋 639
    5.統計調査と実測のエネルギー特性との関係 639
    6.結合エネルギー変化の加算性 640
    E.安定性―活性の折り合い 640
    F.一次構造からの三次元構造の予測 641
第18章 蛋白質フォールディングの速度論 645
    A.フォールディングの速度論 646
    1.基本的方法 646
    2.多重相とシスペプチジルプロリン結合 647
    B.二状態速度過程 648
    1.アンフォールディングとフォールディングの速度過程に及
    ぼす変性剤の影響 649
    2.変性とフォールディングに関する速度則の解釈 : タンフォー
    ド(Tanford)のβ値 651
    3.フォールディングに及ぼす温度の影響 652
    4.二状態速度過程と中間体 654
    5.中間体に対する速度論的テスト 656
    C.多状態速度過程 661
    1.中間体は経路上にあるのか経路外にあるのか? 661
    D.蛋白質フォールディングにおける遷移状態 665
    1.蛋白質フォールディングにおける遷移状態とは何か? 665
    2.われわれは遷移状態理論を適用することができるのか? 667
    E.Φ値解析入門 668
    1.変異にともなうエネルギー・レベルの変化 668
    2.変異の選択 : 破壊性のない削除 671
    3.Фとブレンステッド(Brφnsted)βとの関係 672
    4.Φの端数値(fractional value) 673
    5.Φ値をともなうシミュレーションのベンチマークテスト 674
    F.1H/2H交換法 674
    1.平衡の1H/2H交換 674
    2.平衡での交換は経路決定には使用できない 677
    3.フォールディング研究における平衡1H/2H交換の使用 678
    4.停止フロー1H/2H交換 679
    5.停止フロー1H/2H交換対Φ値解析 680
    G.ペプチドのフォールディング 681
    1.ループ 681
    2.αヘリックス 682
    3.βヘアピン 682
    4.小蛋白質の非常に速いフォールディング 682
第19章 フォールディング経路とエネルギー地形 687
    A.レービンタール(Levinthal)のパラドックス 690
    B.C12のフォールディング 691
    1.天然蛋白質の構造 691
    2.フォールディング速度過程 693
    3.ペプチド断片の構造 693
    4.変性蛋白質の構造 693
    5.遷移状態の構造 694
    6.遷移状態の分子動力学シミュレーション 698
    C.核形成凝結機構(nucleation-condensation mechanism) 701
    1.C12フォールディングからの教訓 701
    2.核形成凝結(または,凝縮)機構 701
    3.蛋白質フラグメントのアセンブリーにおける核形成凝結の
    直接的証拠 704
    D.バルナーゼのフォールディング 705
    1.天然蛋白質の構造 705
    2.フォールディング速度過程 705
    3.ペプチド・フラグメントの構造 706
    4.変性蛋白質の構造 707
    5.アンフォールディングの中間体と遷移状態の構造 707
    6.分子動力学とФ値とNMRが一緒になってフォールディン
    グ経路を記述する 709
    E.マイクロ秒分解能におけるバルスターのフォールディング経路 709
    F.統一的フォールディング・スキーム? 711
    G.理論からの洞察 713
    1.格子シミュレーション 716
    2.スピン・グラス理論とその他の抽象化の方法 717
    3.フォールディング・ファネル 717
    H.フォールディング速度の最適化 720
    1.二状態フォールディングの速度定数を決定する要因 723
    I.分子シャペロン 724
    1.シャペロンと熱ショック蛋白質 724
    2.GroEL(Hsp60またはCpn60) 725
    3.実在するフォールディング・ファネル 732
   索引 739
第1章 蛋白質の三次元構造 1
    A.蛋白質の一次構造 4
    B.三次元構造の決定法 6
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