好中球フラボシトクロームb558の活性化におけるNADPH結合親和性の変化

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細菌の生体内への侵入に対して好中球は、生体防御の反応としてスーパーオキシド(O_2)を産生する。O_2は複合酵素である活性型シトクロムb_<558>が、細胞内のNADPHから細胞外の酸素分子に、電子を渡すことによって生成される。この酵素の活性化は、細胞膜に存在するシトクロムb_<558>(α鎖とβ鎖の二量体からなる)に細胞質蛋白質が会合することにより起こる。このとき、β鎖へNADPHが結合するといわれている。しかし、β鎖における基質結合部位、結合親和性の正確な値は明らかでない。そのため、本研究では、基質のβ鎖における結合部位の同定とその親和性の解明を目的とした。本研究の特色は、β鎖の人工蛋白質を大腸菌に発現させる方法を選択したことである。この方法により純粋なβ鎖を安定な状態で大量に得ることができた。このことは、細胞膜蛋白質であるシトクロムb_<558>の基質結合領域を可溶性蛋白質として得ることが可能になることを意味し、従来のシトクロムb_<558>では難しかった種々のアミノ酸置換体間における機能の比較が容易なった。β鎖は570個のアミノ酸からなる細胞膜蛋白質であるが、基質結合部位は384から570番目までの領域であることを証明した。次に活性酸素を遺伝的に産生できない慢性肉芽腫症患者遺伝子の解析から明らかになっている変異β鎖を発現させ、上記と同様な方法で基質とβ鎖との親和性を解析した。408番目のアミノ酸がグリシンからグルタミン酸に変異している患者由来の人工蛋白質ではNADPHの結合能は著しく低下していた。また、415番目のアミノ酸の変異(プロリンからヒスチジン)蛋白質も結合能は低下していた。同様に、基質結合部位として示唆されていた500番目の変異(アスパラギン酸からグリシン)では正常と変化なかった。