ペルオキシダーゼの静的および動的立体構造に基づく基質の活性化機構の解明

基于过氧化物酶静态和动态三维结构阐明底物活化机制

• 批准号: 09235217
• 负责人: 福山 恵一
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09235217/
• 关键词: ペルオキシダーゼ; X線結晶解析; 蛋白質の立体構造; 基質結合部位; 酵素反応機構

ペルオキシダーゼは生体内で生じた過酸化水素を除去するだけでなく、反応過程で生じる活性種を用いて様々な生体物質の代謝に関与している。この酵素は過酸化水素を用いて、ヨウ素イオンなどの無機化合物だけてなくフェノール類などの有機化合物の酸化をも触媒する。この酵素反応は、過酸化水素が分解され酵素自身がcompoundIとよばれる分子種になる過程と、compoundIが還元剤により元の酵素に戻る過程からなる。このうちcompoundIを還元する過程については、基質の結合部位さえもよくわかっていない。本研究では真菌Arthromyces ramosusが分泌するペルオキシダーゼ(ARP)をとりあげ、芳香族化合物をはじめとする基質がARPにどのように結合し・活性化されるかを調べた。1.ARP結晶にbenzhydroxamic acid(BHA)とsalicylhydroxamin acid(SHA)を各々soaking法によって結合させ、これらの複合体結晶のX線解析によりBHAとSHAの結合様式を決定した。BHAはヘムの遠位側にヘム面とほぼ平行に結合し、BHAのOH、NHおよびC=Oは、それぞれHis56Nε、Pro154 O、およびArg52Nεと水素結合していた。SHAもBHAとほぼ同様の様式でARPに結合し、o-位のヒドロキシル基はARPとの結合に関与していなかった。これらの結果から、compound Iが還元基質から水素を引き抜く際、遠位ヒスチジン(His56)が直接反応に関与していることが示唆された。2.上記の反応機構を確かめるため、より広範囲の基質に対して結合部位を同定することを試みた。p-クレゾール、レゾルシノールおよびルミノールは解離定数が大きいので結晶を凍結して測定したが、これらの基質分子は電子密度上に現れなかった。また BHAと同程度の解離定数を持つアスコルビン酸についても同様の結果となった。これらの基質はARPと特定の結合様式をとっていない可能性がある。

In the process of production, the active species are used for the metabolism of biological substances. The enzyme is used to acidify water, organic compounds and inorganic compounds. The enzyme is responsible for the decomposition of the enzyme itself into compoundI and compoundI. The process of compound I and compound II is very complicated, and the binding site of matrix is very complicated. In this study, we investigated the binding and activation of aromatic compounds to substrates secreted by the fungus Arthromyces ramosus, which secretes ARP. 1. The binding formula of benzhydroxamic acid(BHA) and salicylhydroxamin acid(SHA) in ARP crystals was determined by soaking-method and X-ray analysis of complex crystals. The BHA has a distal surface and a parallel surface. The BHA has OH, NH, C=O, H = His56Nε, Pro154 O, H = Arg52Nε. SHA and BHA are similar to ARP in terms of combination, o-bit and base, and ARP in terms of combination. The result of this is that compound I is a direct and indirect reaction to the substrate. 2. Note that the reaction mechanism is determined by the substrate and the binding site. The number of dissociations in the matrix is determined by the electron density of the host molecules. BHA and the same degree of dissociation are determined by the same results. The matrix is ARP and the specific combination is probable.

项目成果

Y.Omata: "Crystallization and preliminary X-ray diffraction studies on the water soluble form of rat beme oxggenase-I in complex with beme" Acta Crystallographica Section D. (in press).

Y.Omata：“与 Beme 复合的大鼠 Beme 加氧酶-I 的水溶性形式的结晶和初步 X 射线衍射研究”《结晶学报》第 D 部分（出版中）。

H.Itakura: "Binding made of benzhydroxamic acid Tc archromycesramosus peroxidase shown by X-ray crystallographic analysis of due complex at 1.6A^^° resolution" FEBS Letters. 412. 107-110 (1997)

H.Itakura：“通过以 1.6A^^° 分辨率对复合物进行 X 射线晶体分析显示苯甲异羟肟酸 Tc archromycesramosus 过氧化物酶的结合” FEBS Letters 412. 107-110 (1997)。