ニッケル酵素・ヒドロゲナーゼの構造化学的研究

镍酶/氢化酶的结构化学研究

• 批准号: 07680727
• 负责人: 樋口 芳樹
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Himeji Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07680727/
• 关键词: ヒドロゲナーゼ; ニッケル酵素; 硫酸還元菌; 鉄-イオウ・クラスター; 多波長異常分散法; X線結晶構造解析; 溶媒領域平滑化; 膜タンパク質

X線結晶構造解析は多重同型置換法に近年開発された多波長異常分散法を組み合わせ、最初に活性中心を構成する金属原子の鉄とニッケル原子の位置を同定し、その後これらの原子の位置を利用して初期の電子密度図を得ることができた。初期の電子密度図は分解能3.5Åで、主鎖の流れを追うのがやっとであったが、溶媒領域平滑化などの電子密度改良法をうまく使うことで、側鎖や主鎖のカルボニル酸素も同定できるほどに電子密度図の質を上げることができた。現在2.8Åの電子密度図上に水素をのぞくほぼ全原子を同定することに成功し、精密化を進めている。小サブユニットはフラボドキシン様の小さなドメインを持つ以外、特に目立った2次構造をとっていないが、大サブユニットは40残基程度の長いαヘリックスを4本も持ち他にβシートも見られる。鉄-イオウのクラスターとニッケル原子はほぼ一直線上に並んでいる。3個の鉄-イオウのクラスターは皆小サブユニットに保持されていることが分かった。11個の鉄原子の配位子は一つを除いて全てシステイン残基のイオウにより配位されている。Fe4S4型のクラスターの1個の鉄はヒスチジンの窒素原子に結合している。Desul fovibrio gigasのヒドロゲナーゼの結晶構造では水素酸化還元機能に最も重要であると考えられているニッケル原子の回りの構造が乱れており、配位子の状況がはっきりしていない。Miyazaki株・ヒドロゲナーゼの現モデルでは4個のシステイン残基のイオウ原子が四面体構造をとってニッケル原子に配位していると電子密度から解釈することができた。

X-ray crystal structure parsing は multiple with displacement method に recent open 発 さ れ た more wavelength dispersive method を group み abnormal わ せ, initially に activity center を す る metal atoms の iron objects と ニ ッ ケ ル atomic を の position with し, そ の after こ れ ら の atomic を の position using し て early の electron density 図 を have る こ と が で き た. Early の electron density 図 は decomposition can 3.5 A で flow, main lock の れ を chase う の が や っ と で あ っ た が, solvent field smoothing な ど の electron density improved method を う ま く make う こ と で, side lock や master lock の カ ル ボ ニ ル も acid element with constant で き る ほ ど に electron density 図 の quality を げ る こ と が で き た. Now 2.8 A の electron density 図 に water element を の ぞ く ほ ぼ を all atoms with fixed す る こ と に successful し, motors を into め て い る. Small サ ブ ユ ニ ッ ト は フ ラ ボ ド キ シ ン others in small の さ な ド メ イ ン を outside, hold つ に orders made っ た two tectonic を と っ て い な い が, big サ ブ ユ ニ ッ ト は long 40 degree of residue の い alpha ヘ リ ッ ク ス を 4 this も hold ち に beta シ ー ト も see ら れ る. The iron - <s:1> ウ ウ ウ ラスタ ラスタ とニッケ とニッケ とニッケ atoms ほぼ ほぼ are in a line に and んで んで る る. The three <s:1> iron - <s:1> ウ ウ ウ <s:1> ラスタ ラスタ ラスタ ラスタ サブユニットに are all small サブユニットに to keep the されて る る <s:1> とが とが とが った points ラスタ った. 11 <s:1> iron atom <s:1> coordination positions <s:1> one を divided by を て all てシステ <s:1> <s:1> residues <s:1> ウによ ウによ ウによ ウによ ウによ <s:1> coordination されて る る る. The Fe4S4 type <s:1> ラスタ ラスタ ラスタ <s:1> has one <s:1> iron ヒスチジ ヒスチジ and one <s:1> nitrine atom に bound to the <s:1> て る る る. Desul fovibrio gigas の ヒ ド ロ ゲ ナ ー ゼ の crystal structure で は water element function of acidification and yuan に most important で も あ る と exam え ら れ て い る ニ ッ ケ ル atomic の back り の tectonic が disorderly れ て お り, the condition of the ligand の が は っ き り し て い な い. Miyazaki strains, ヒ ド ロ ゲ ナ ー ゼ の is モ デ ル で は four の シ ス テ イ ン residues の イ オ ウ atomic が tetrahedron structure を と っ て ニ ッ ケ ル に coordination atoms し て い る と electron density か ら solution 釈 す る こ と が で き た.

项目成果

Yoshiki Higuchi: "The Heterogeneity in a Protein Crystal Revealed by Synchrotron Radiation" J.Crstal Growth. (印刷中).

Yoshiki Higuchi：“同步辐射揭示的蛋白质晶体的异质性”J.Crstal Growth（印刷中）。

Yoshiki Higuchi: "Crystallization and Preliminary X-ray study of a new crystal form of cytochrome c' from Rhodobacter capsulatus"" Acta Crystallogr.D52. 199-200 (1996)

Yoshiki Higuchi：“来自荚膜红杆菌的细胞色素 c 新晶型的结晶和初步 X 射线研究”Acta Crystallogr.D52. 199-200 (1996)