部位特異的変異法によるNO合成酵素の電子移動機構と酸素分子活性化機構の解明

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一酸化窒素(NO)は生体内において血圧調整、血管凝固、バクテリアを殺すなど様々な重要な役割をしていることが最近明かになってきた。このNOはシトクロムP450と同じ活性部位を保持したNO合成酵素によりアルギニンより生成される。このNO合成酵素の反応機構、特に生体内電子機構や酸素分子の活性化の機構については全くと言って良い程わかっていない。本研究では、このNO合成酵素の反応機構を詳細に調べるために、ネズミ脳由来のbNO合成酵素及びネズミ白血球由来のiNO合成酵素を大腸菌、酵母及び昆虫細胞で発現させることを試みた。その結果bNO合成酵素を酵母で効率良く発現させることに成功した。酵母1リットル当たり100-200mgの酵母が発現し、この発現量は今後各種のスペクトル測定などに充分な量であった。このbNO合成酵素の酸素結合部位の構造-機能相関を調べる目的で、一酸化炭素(CO)及びピリジン環を含むキラルな軸配位子とヘムとの相互作用を調べた。基質や阻害剤がない時はCOの結合定数は10^9M以上の極めて高いものであった。しかし、基質であるアルギニンやアルギニン誘導体である各種阻害剤の存在下その結合性は著しく低下した。又、本酵素の反応に必須な化合物であるテトラヒドロバイオプテリンはこのCOの結合を大きく変化させることが示唆された。キラルな軸配位子の配位力もこれらの基質、阻害剤、テトラヒドロバイオプテリンによって大きく影響され、これらがヘム遠位の特にキラルな構造に大きな影響を与えることが示唆された。