ヘムオキシゲナーゼの結晶解析によるヘム分解反応及び酸素活性化機構の解明

通过血红素加氧酶的晶体分析阐明血红素分解反应和氧活化机制

• 批准号: 13033041
• 负责人: 野口 正人
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Kurume 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: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13033041/
• 关键词: ヘムオキシゲナーゼ; ヘム分解機構; α-ヒドロキシヘム; ベルドヘム; ビリベルジン; 結晶解析; 構造生物学; α-ベルドヘム; ヘム-ヘムオキシゲナーゼ複合体; 結晶構造

生理的なヘム分解酵素であるヘムオキシゲナーゼ(HO)は、1960年代の半ばに米国のSchmidらによって発見された。以来国内外の数多くの研究者により精力的に研究されてきた。我々は、構造生物学観点からこの酵素の反応機構を追求し、本申請課題において次のような成果をえた。1.ラットHO-1のC末端22アミノ酸残基(膜結合部位)を除いた可溶性酵素(Met1-Pro267)の発現に成功し、10Lの培養液から170mgの精製標品を得るシステムを確立した(Kurume med. J.43,313,1996)。2.酸素・電子滴定装置を用いて、ヒドロキシヘムからベルドヘムへの転換には、シトクロムP450還元酵素からのe^-の供給は必要とせず、分子状酸素のみで起こることを発表した(J. Biol. Chem. 274, 18196, 1999)。3.ヘム-HO結合体の高分解能の回折像(2.4Å)を得た(Acta. Cryst. D54, 1017, 1998)。4.ラットHO-1のセレノメチオニン変異酵素を用いて位相の決定し,ラットHO-1の結晶構造を決定した(FEBS Lett. 471, 61, 2000)。5.4種のベルドヘム異性体の有機合成に成功した(J. Inorg. Biochem. 82, 113, 2000)。6.ヒドロキシヘムからベルドヘムへの転換には、外部からのe^-の供給は必要とせず、O_2のみで起こることを再確認し,電子要求性についての研究者間の不一致は,結合体の調製方法と用いる還元系(ジチオナイトなど)の違いによることを明らかにした(Eur. J. Biochem. 269, 5231-5239, 2002)。7.ラットHO-1について,アポ型(Biochemistry41,7293-7300, 2002)およびヘム-N_3結合型(J. Biol. Chem.277, 45086-45090, 2002)の結晶構造を明らかにした。

The physiological enzymes were developed in the 1960s. Since then, many researchers at home and abroad have devoted their efforts to research. We are looking forward to the research of enzyme reaction mechanism in structural biology, and the research results of this application are as follows: 1. The soluble enzyme Met1-Pro267 was successfully isolated from the C-terminal 22-amino acid residue (membrane-binding site) of HO-1 and was successfully identified from 170mg of purified standard in 10L of culture medium (Kurume Med. J. 43, 313, 1996). 2. The application of an acid titration apparatus, the development of a molecular acid titration apparatus, and the necessity for the supply of a molecular acid titration apparatus (J. Biol. Chem. 274, 18196, 1999). 3. The high resolution energy of the HO complex (2.4 ° C) was obtained. Cryst. D54, 1017, 1998)。4. Determination of phase of HO-1 by enzyme, determination of crystal structure of HO-1 (FEBS Lett. 471, 61, 2000)。5.4 The organic synthesis of heterosexuals was successfully carried out (J. Inorg. Biochem. 82, 113, 2000). 6. The research on the electronic requirement of the complex is inconsistent among researchers. The modulation method of the complex and the application of the complex are different from each other. J. Biochem. 269, 5231-5239, 2002)。7. The crystal structure of HO-1 complex type (Biochemistry41,7293-7300, 2002) and HO-3 complex type (J. Biol. Chem.277, 45086-45090, 2002) has been clarified.

项目成果

Kenichi Takahashi: "The reaction mechanism of peptidylglycine α-hydroxylating monooxygenase"International Congress Series. 1233C. 69-74 (2002)

Kenichi Takahashi：“肽基甘氨酸 α-羟基化单加氧酶的反应机制”国际大会系列 1233C 69-74（2002）。

Masakazu Sugishima: "Crystal structure of rat heme oxygenase-1 in complex with heme"FEBS Letters. 471. 61-66 (2000)

Masakazu Sugishima：“大鼠血红素加氧酶-1 与血红素复合物的晶体结构”FEBS Letters。

Kazuho Hirata: "Heme oxygenase1 (HSP-32) is induced in myelin-phagocytosing Schwann cells of injured sciatic nerves in the rat"European Journal of Neuroscience. 12. 4147-4152 (2000)

Kazuho Hirata：“大鼠受损坐骨神经髓磷脂吞噬雪旺细胞中诱导血红素加氧酶 1 (HSP-32)”《欧洲神经科学杂志》。

Hiroshi Sakamoto: "The reactivity of α-hydroxyhaem and verdohaem bound to haem oxygenase-1 to dioxygen and sodium dithionite"European Journal of Biochemistry. 269. 5231-5239 (2002)

Hiroshi Sakamoto：“α-羟基血红素和维多血红素与血红素加氧酶-1 结合到双氧和连二亚硫酸钠的反应性”欧洲生物化学杂志 269. 5231-5239 (2002)。

Manabu Satani: "Expression and characterization of human bifunctional peptidylglycine α-amidating monooxygenase"Protein expression and Purification. (In Press).

Manabu Satani：“人双功能肽甘氨酸 α-酰胺化单加氧酶的表达和表征”蛋白质表达和纯化（正在出版）。