チトクロ-ムP450camにおける酸素ポケットの構造と機能の相関の解明ーアミノ酸置換による機能変換の解析ー

阐明细胞色素P450cam中氧袋的结构与功能之间的关系 - 通过氨基酸取代进行功能转换的分析 -

基本信息

  • 批准号:
    02680224
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.41万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1990
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1990 至 1991
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

チトクロ-ムP450(Pー450)は、プロトヘムIXをもち、その一酸化炭素化型のソ-レ-帯を450nm付近に有する一原子酸素添加酵素の総称である。この酵素の触媒作用により分子状酸素の一原子は水に還元され残り一原子は基質である有機化合物に添加(水酸化)される。この時二電子と二個のプロトンが必要である。細菌のカンフア-水酸化酵素であるP450camの活性部位には、そこに結合した分子状酸素を囲む形の構造(酸素ポケット)が存在する。ポケットを構成するアミノ酸の配列が各P450間でよく保存されていること、結晶構造が明らかにされている他のヘムタンパクにはこのような構造は認められないことから、これはP450の機能と関わる構造と推定されている。本研究はP450camの触媒作用と酸素ポケットの相関を明らかにすることを目的とする。そこでポケットを構成するアミノ酸(GlyーGlyーValー251Aspー252ThrーVal)の置換を行い、既に(1)252ThrのーOH基が水酸化反応(OーO結合の切断反応)に必須であること。(2)251Aspは酸素化型反応中間体に電子が効率よく渡るのに必須であること等を明らかにした。本年度は、以上の結果をさらに発展させ、酸素の触媒作用に必要なプロトンの供与機構に関する新しい知見等を得た。天然型Pー450camの酸化還元電位を広いpH範囲(pH5.6ー9.0)で測定し、酸性解離基(pKa=6)が還元型酵素のヘム周辺に存在することが示唆された。またこの解離基の存在は、一酸化炭素化型のCーO伸縮振動の測定からも裏づけられた。上述した251Aspまたは252Thrを改変した酵素では、電位、伸縮振動に有意なpH依存性が見られず、この2つのアミノ酸残基が解離性基の発現に関与しているものと推定された。結晶構造を見ると252Thrはヘム鉄と相互作用できる位置にあるが、251Aspはそのような位置にない。従ってAspとThrの間に水分子を介したcharge relay系が存在しAsp残基の解離がThrのーOH基の状態を変化させると考えれば上述の結果を説明できる。一方X線構造解析を検討すると、上述した酸性の解離基を説明するcharge relay系の一つとして、252Thrから3分子の水を介して366Gluに到るsolvent channelが考えられる。そこで366GluをMetに変異されたが、この変異酵素には天然型と同じ酸性解離基が観察され、カンファ-水酸化活性も高い。従ってこの系が上述したcharge relay系とは考え難い。以上の結果251Aspから252Thrに到るcharege relay系の存在が示唆され、最終的にThrのーOH基が、OーO結合切断に必要なプロトンの供与すると考えられる。そこでこの基と配位子との相互作用の有無を検討した。重水中、一酸化炭素型P450camのCーO伸縮振動を検討したところ、252Thrの時のみ重水の効果が観察され、252変異酵素では効果は殆ど観察されなかった。このことからThrのーOH基と結合CO間の相互作用(水素結合)が示唆された。
P450(P-450) is a new type of acid-adding enzyme in the range of 450nm. The catalytic action of these enzymes involves the addition of an atom of molecular acid to a substrate and the addition of an organic compound to the substrate. Two electrons and two electrons are necessary. The active site of the P450cam in bacteria is bound to the molecular acid structure. P450 structure is composed of two different kinds of P450, and the crystal structure is composed of two different kinds of P450, and the crystal structure is composed of two kinds of P450. This study aims to clarify the catalytic effect of P450cam. In addition, the substitution of Gly Val 251Asp 252Thr Val 252 Thr OH for hydration and acidification (O O binding and cleavage) is necessary. (2)251Asp is an acid-converted intermediate. This year, the above results have been developed, and new insights have been obtained into the catalytic role of the acid. The pH range (pH5.6 - 9.0) of the acid-reducing potential of the native P-450cam was determined, and the acidic dissociation group (pKa=6) was determined. The existence of these dissociative groups and the measurement of C-O stretching vibration of an acidified carbonation type are discussed. The above 251Asp 252Thr changes in enzyme activity, potential, stretching vibration, and pH dependence are observed, and the 251 Asp 252 Thr changes in enzyme activity are presumed to be related to the occurrence of dissociative groups. Crystalline structure: 252Thr, 251Asp The charge relay system for the dissociation of Asp residues and the transformation of Thr OH groups are discussed. An X-ray structural analysis of the above acid dissociation group is discussed. A charge relay system is described. 252Thr, 3 molecules of water, and 366Glu are included in the solvent channel. 366Glu is different from other enzymes. The charge relay system mentioned above is difficult to test. The above results show that the existence of charege relay system from 251Asp to 252Thr is necessary for the final OH group of Thr and O bond cleavage. The interaction between the ligand and the base is discussed. C-O stretching vibration of heavy water and mono-acid carbon type P450cam is investigated. The results of 252Thr heavy water and 252 different enzymes are investigated. The interaction between the OH group and CO (water element binding) is shown.

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Hideo Shimada: "International Symposium on Oxygenases and Oxygen Activation" Yamada Science Foundation., (1991)
Hideo Shimada:“国际氧化酶和氧活化研讨会”山田科学基金会。,(1991)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Tadashi Ogishima: "Aldosterone Synthase cytochrome Pー450 expressed in the adrenals of patients with primary aldosteroism." Journal of Biological Chemistry. 266. 10731-10734 (1991)
Tadashi Ogishima:“原发性醛固酮增多症患者肾上腺中表达的醛固酮合酶细胞色素 P-450。”《生物化学杂志》266。10731-10734 (1991)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Hideo Shimada: "Dioxygen Activation and Homogenious Catalytic Oxidation." Elseevier Science PublishersB.V.,Amsterdam., (1991)
Hideo Shimada:“双氧活化和均相催化氧化。”
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Kuniaki Mukai: "Structural Differences in 5'ーFlanking Regions of Rat Cytochrome Pー450aldo and Pー45011β Genes." Biochem.Biophys.Res.Commun.180. 1187-1193 (1991)
Kuniaki Mukai:“大鼠细胞色素 P-450aldo 和 P-45011β 基因 5 侧翼区域的结构差异。Biochem.Biophys.Res.Commun.180 (1991)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
牧野 龍: "アミノ酸改変によるPー450camのプロトン供与機構の解析" 生化学. 63. 840 (1991)
Ryu Makino:“氨基酸修饰的 P-450cam 的质子供给机制分析”生物化学 63. 840 (1991)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

島田 秀夫其他文献

島田 秀夫的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('島田 秀夫', 18)}}的其他基金

ウシチトクロム酸化酵素のプロトン輸送系の変異体解析
牛细胞色素氧化酶质子转运系统的突变分析
  • 批准号:
    20051023
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 1.41万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
変異体の機能と構造との解析によるチトクロム酸化酵素のプロトンポンプ機構の研究
通过分析突变体的功能和结构研究细胞色素氧化酶的质子泵机制
  • 批准号:
    18054030
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 1.41万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
チトクロム酸化酵素によるプロトンポンプ機構の研究
细胞色素氧化酶质子泵机制研究
  • 批准号:
    17053025
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    $ 1.41万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
カムオペロンの末端酸化酵素と電子供与体たんぱく質の複合体
凸轮操纵子末端氧化酶和电子供体蛋白复合物
  • 批准号:
    13033036
  • 财政年份:
    2001
  • 资助金额:
    $ 1.41万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
カンファー水酸化酵素P450と鉄イオウたんぱく質の複合体:複合体形成によって誘導されるP450の活性型構造と誘導機構の解明
樟脑羟化酶P450与铁硫蛋白的复合物:阐明复合物形成诱导的P450的活性结构和诱导机制
  • 批准号:
    11169236
  • 财政年份:
    1999
  • 资助金额:
    $ 1.41万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
無細胞たんぱく合成系でのチトクロム酸化酵素の機能発現: 人工アミノ酸の部位特異的導入法を利用したプロトン能動輸送機構の解析を目指して
无细胞蛋白质合成系统中细胞色素氧化酶的功能表达:旨在通过位点特异性引入人工氨基酸来分析质子主动转运机制
  • 批准号:
    09878148
  • 财政年份:
    1997
  • 资助金额:
    $ 1.41万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Exploratory Research
チトクロームP450camの構造と機能の相関ー活性部位に位置する酵素反応に必須のアミノ酸残基の役割
细胞色素 P450cam 的结构和功能之间的关系 - 位于活性位点的酶促反应必需的氨基酸残基的作用
  • 批准号:
    04680274
  • 财政年份:
    1992
  • 资助金额:
    $ 1.41万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
配位子の光解離反応における光量子収率を測定することによるヘム酵素の活性中心の研究
通过测量配体光解反应中的光子产率研究血红素酶的活性中心
  • 批准号:
    X00210----479198
  • 财政年份:
    1979
  • 资助金额:
    $ 1.41万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
緑のう菌カンファー水酸化反応機構の解析-シトクロームP450カンファーとプチダレドキシンの相互作用
铜绿假单胞菌樟脑羟基化反应机制分析——细胞色素P450樟脑与恶臭氧还蛋白的相互作用
  • 批准号:
    X00210----278069
  • 财政年份:
    1977
  • 资助金额:
    $ 1.41万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)

相似海外基金

化学修飾一原子酸素添加酵素による有用化合物の不斉合成
使用化学修饰的单原子加氧酶不对称合成有用的化合物
  • 批准号:
    06650923
  • 财政年份:
    1994
  • 资助金额:
    $ 1.41万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
一原子酸素添加酵素の反応機構の研究
单原子加氧酶反应机理研究
  • 批准号:
    X00080----047055
  • 财政年份:
    1975
  • 资助金额:
    $ 1.41万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了