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原子レベルの立体構造に基づくチトクロム酸化酵素の動作機構の解明

基于原子级三维结构阐明细胞色素氧化酶的运行机制

基本信息

批准号：
11169233
负责人：
伊藤恭子
金额：
$ 13.12万
依托单位：
Himeji Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11169233/
关键词：
チトクロム酸化酵素 X線結晶構造解析反応中間体

项目摘要

チトクロム酸化酵素はミトコンドリア内膜呼吸鎖の末端酸化酵素で分子状酸素を水にまで還元するとともに膜の内側から外側へとプロトンの能動輸送を行う。この酵素の機能の解明のためには立体構造に関する情報が不可欠であるため、我々のグループではX練結晶構造解析を進めている。本酵素を真の意味で理解するためには酸化型だけでなく還元状態や配位子又は、阻害剤結合状態の異なる種々の酵素の水素の座標を含めた詳細な構造を明らかにする必要がある。本研究では結晶化条件、結晶の凍結方法等の改良を行うことにより酸化型では1.8Å分解能での構造が明らかにした。又、この酸化型結晶を各種溶液に浸せきさせることで還元状態や配位子結合状態の異なる結晶を低温捕捉した。これまでに、還元型1.9Å,CO結合型2.1Å,NO結合型2.1Å,CN結合型2.1Å,P型中間体1.86Å、F型中間体2.0Å分解能でのX線結晶構造を各々決定することに成功した。又、結晶用の分光器を作製したことによりこれらの結晶が各々の状態であることを直接結晶の吸収スペクトルを測定することによって確かめられるようになった。このようにまだ水素の位置を決定できるほどに精度は上がっていないものの、かなり詳細に構造の比較検討ができるようになった。酸化還元に伴って大きく変化することが認められたアスパラギン酸51のカルボキシル基がヘムaのプロピオン酸やアルギニン38を介して、マトリックス側から細胞質側へとプロトンを能動輸送するのに重要な働きをすることが新たに確かめられた。また、このカルボキシル基の変化はFTIRで我々の結晶標品を用いた得られた結果ともよく一致した。

The terminal acidifying enzyme of the respiratory lock of the inner membrane is responsible for the active transport of molecular acids. The function of the enzyme is to understand the structure of the crystal. To understand the true meaning of this enzyme, it is necessary to specify the coordinates of the enzyme in the form of acidification, the state of reduction, the state of ligand, and the state of inhibition. In this study, the crystallization conditions, crystallization and freezing methods were improved. In addition, the acidified crystals are immersed in various solutions, and the reduced state, ligand binding state, and crystallization are captured at low temperatures. The X-ray crystal structure of the P-type intermediate 1.86 ° C and the F-type intermediate 2.0 ° C can be determined successfully by the decomposition energy of these compounds. In addition, the spectrometer for crystallization is used to measure the absorption of crystals in various states. The position of the element is determined by the accuracy of the element, and the detailed structure is compared with the element. Acidification is a major factor in the development of cellular systems. The results of the FTIR analysis of the crystalline samples were consistent.