生体系金属活性種の構造化学的研究

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生体内での酵素触媒反応や電子移動には、金属が極めて重要な役割を果している。蛋白質を構成するアミノ酸の多くは金属と結合することができるので、アミノ酸と金属の組合せによって非常に多くの配位環境が金属のまわりに形成されるが、機能発現の条件下ではその環境が多彩かつ動的に変化すると考えられる。本研究では、生体内で最も重要な役割を果たす金属の一つである銅に注目し、一核銅蛋白質であるシュードアズリン、アズリン、アミシアニン及び複核銅蛋白質であるアスコルビン酸酸化酵素、亜硝酸遷元酵素の結晶構造解析を行い、銅の配位環境をできるだけ精密に沢定することによって、銅が果たす生体内機能の構造相関を、原子のレベルで明らかにすることを目的としている。Methylobacterium extorguens AMIから抽出されたシュードアズリンの1.5^O_A分解能での精密化を行った。蛋白質由来の937個の原子に銅原子1個、結晶水148個を含め、分解能8〜1.5^O_Aの独立な反射15,799個を用いて、最終のR値は21.6%である。得られた構造は、関連のブルー銅蛋白質と類似の構造であり、9本のβ-ストランドから成る2枚のβ-サンドイッチ構造をとっている。銅原子は分子表面近くに存在し、疎水性残基によってとり囲まれている。また銅原子と反対側の極に酸性アミノ酸残基が多く集まっており、この間を若香族アミノ酸残基が並び両極を結ぶような配置をとっている。現在治性中心の構造について詳細な検討を行っている。脱窒菌A.xylosoxidans NCIB11015から精製したpズリンについても、10〜2.5^O_A分解能データを用いて精密化し、R値が22.2%となった。現在最終段階の精密化を進めている。ワークステーションを用いた構造解析ラボシステムの構築を進めている。