チトクロ-ムPー450の水素結合ネットワ-クと機能発現

本研究の目的はチトクロ-ムPー450の機能の分子機構と進化を、水素結合のネットワ-クに着目して解明することである。研究実施計画に従って以下の成果が得られた。(1)プチダ菌チトクロ-ムPー450camの立体構造は、X線結晶解析により明らかにされている。九州大学薬学部堀内教授グル-プはヘムの保持が悪いミュ-タントをいくつも得ている。そのうちの一つに286GluがLysに置換されたものがある。水素結合のネットワ-クを調べたところ、286Gluは364Argと水素結合で結ばれており、この364Argは次に360Glnと水素結合で結ばれていた。さらに、このGlnは、ヘムのFeと側鎖で結合している357Cysと水素結合を形成していることがわかっている。すなわち、286Gluは水素結合ネットワ-クを通して、ヘムと結ばれていることが明らかになった。従って、286GluがLysに置き替わっているミュ-タントでは、明らかに364Argと水素結合がつくれない。つまり水素結合ネットワ-クを壊し、ヘムの保持を悪化していると示唆された。さらに、357Cysは350Pheとも水素結合をつくっている。この350Pheはすべてのチトクロ-ムPー450で保存されており、電子伝達に関与している可能性も高い。この点からもこの286Gluー364Argー360Glnー357Cysー350Pheをつなぐ水素結合のネットワ-クの重要性がうかがえた。事実364Argはプチダレドキシンとの静電的結合に重要であろうとされている。286Lysのミュ-タントについてエネル-ギ-極小化を行ったが、立体障害は起こらないことから、水素結合ネットワ-クの破壊がヘムの保持悪化の要因である可能性を支持する。(郷、野口)(2)慶応大学医学部石村教授グル-プとの協同研究により、Pー450camへのプロトン供給源として、252Thrと366Gluおよび3個の水分子を通して形成する水素結合ネットワ-クの重要性を指摘した。(野口)

本研究の目的はチトクロ-ムPー450の機能の分子機構と進化を、水素結合のネットワ-クに着目して解明することである。研究実施計画に従って以下の成果が得られた。(1)プチダ菌チトクロ-ムPー450camの立体構造は、X線結晶解析により明らかにされている。九州大学薬学部堀内教授グル-プはヘムの保持が悪いミュ-タントをいくつも得ている。そのうちの一つに286GluがLysに置換されたものがある。水素結合のネットワ-クを調べたところ、286Gluは364Argと水素結合で結ばれており、この364Argは次に360Glnと水素結合で結ばれていた。さらに、このGlnは、ヘムのFeと側鎖で結合している357Cysと水素結合を形成していることがわかっている。すなわち、286Gluは水素結合ネットワ-クを通して、ヘムと結ばれていることが明らかになった。従って、286GluがLysに置き替わっているミュ-タントでは、明らかに364Argと水素結合がつくれない。つまり水素結合ネットワ-クを壊し、ヘムの保持を悪化していると示唆された。さらに、357Cysは350Pheとも水素結合をつくっている。この350Pheはすべてのチトクロ-ムPー450で保存されており、電子伝達に関与している可能性も高い。この点からもこの286Gluー364Argー360Glnー357Cysー350Pheをつなぐ水素結合のネットワ-クの重要性がうかがえた。事実364Argはプチダレドキシンとの静電的結合に重要であろうとされている。286Lysのミュ-タントについてエネル-ギ-極小化を行ったが、立体障害は起こらないことから、水素結合ネットワ-クの破壊がヘムの保持悪化の要因である可能性を支持する。(郷、野口)(2)慶応大学医学部石村教授グル-プとの協同研究により、Pー450camへのプロトン供給源として、252Thrと366Gluおよび3個の水分子を通して形成する水素結合ネットワ-クの重要性を指摘した。(野口)