生体微量元素セリウム(Ce)による生物機能制御の検証

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昨年度までに、モリブデン・鉄-硫黄クラスター・FAD含有型酸化酵素であるウラシル・チミン脱水素酵素の活性が生体微量元素セリウム(Ce)により活性化される現象を発見している。本年度は、Ceによる活性化現象を精製ウラシル・チミン脱水素酵素を用いて詳細に解析した。まず、電子受容体をmethylene blueに固定し、様々な基質を用いた際の活性化現状を観察した。その結果、uracil、thymine、5-fluorouracilのいずれを基質とした際にも活性化現象が観察され、反応初速度はCe非添加時の2〜5.5倍となった。次に、基質をuracilに固定し、様々な電子受容体を用いた際の活性化現象を観察した。その結果、methylene blue、phenazine methosulfate、benzoquinone、α-naphthoquinoneのいずれを電子受容体とした際にも活性化現象が観察され、反応初速度はCe非添加時の1.5〜5.5倍となった。基質、電子受容体の種類に関わらずCeによる反応の加速が観察されたことから、この活性化現象が、酵素蛋白質とCeの直接の相互作用によるものであることが予想された。また、同種の反応機構を有するキサンチン脱水素酵素について粗酵素を用いてCeによる活性化現象を検討したところ、ウラシル・チミン脱水素酵素同様の活性化現象を見いだした。また、Ceの効果が電子受容体の分子種により異なること、すなわち、NAD^+を電子受容体とした際、Ceによる活性化現象がほとんど見られないのに対し、methylene blueを用いた際、Ceによる活性化が顕著となることを見だいした。以上の結果から、Ceによる活性化現象化が、これらモリブデン・鉄-硫黄クラスター・FAD含有型酸化酵素が電子伝達系依存的に機能する際に見られる共通の現象であることが予想された。