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

基本信息

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

项目摘要

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射线晶体结构分析结合了近年来开发的多波长异常分散方法的多种同构替代方法，并首先确定构成活性中心的铁和镍原子的位置，然后可以使用这些原子的位置来获得初始电子密度图。初始电子密度图的分辨率为3.5Å，并且几乎无法跟随主链的流动，但是通过使用有效的电子密度改进方法，例如平滑溶剂区域，电子密度图的质量得到了改善，以至于可以识别侧链和大型链中的碳纤维氧气。目前，我们已经成功地鉴定出除电子图2.8Å的氢以外的几乎所有原子，现在的精确度已进展。小亚基没有任何特别明显的二级结构，除了它们具有小的黄氧蛋白样结构域，但是大亚基具有四个长α-螺旋，约有40个残基，并且也有β-片。铁硫簇和镍原子几乎是直线排列的。发现所有三个铁硫簇都保留在小亚基中。除11铁原子的一个配体以外的所有配体都由半胱氨酸残基的硫协调。 Fe4s4型簇中的一种铁与组氨酸的氮原子结合。 Desul Fovibrio Gigas氢化酶的晶体结构在镍原子周围的结构中被破坏，这被认为对氢氧化还原功能最重要，并且配体情况尚不清楚。在宫崎骏菌株氢化酶的当前模型中，可以从电子密度解释，即四个半胱氨酸残基的硫原子具有四面体结构并与镍原子坐标。