チトクロム酸化酵素における電子移動とプロトン輸送の共役機構

细胞色素氧化酶中电子传递和质子传递的耦合机制

• 批准号: 07780550
• 负责人: 小倉 尚志
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Okazaki National Research Institutes
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07780550/
• 关键词: チトクロム酸化酵素; 生体エネルギー変換; 共鳴ラマン分光法; プロトンポンプ; 酸素活性化; 電子伝達系

チトクロム酸化酵素は、呼吸鎖電子伝達系の末端におり呼吸基質に由来する電子を分子状酸素に渡してこれを水にまで還元する。この電子伝達反応は膜を隔てたプロトンの能動輸送と共役している。こうしてできたプロトンの濃度勾配はアデノシン三リン酸の合成に使われる。本研究では酸素分子を還元する活性部位であるヘムに注目し、共鳴ラマン分光法により反応中間体の振動スペクトルの時間変化を追跡した。完全還元型チトクロム酸化酵素と酸素分子を反応させると、571-、804-、356-、785-、450-cm^<-1>の順に新たなラマン線が現れた。^<18>O_2を用いた時の振動数シフトからそれぞれ、酸素化型のFe-O_2伸縮振動(571-cm^<-1>)、オキソ型のFe=O伸縮振動(804-cm^<-1>)、別のオキソ型のFe=O伸縮振動(785-cm^<-1>)、水酸化型のFe-OH伸縮振動(450-cm^<-1>)に帰属した。356-cm^<-1>のラマン線の帰属ははっきりしない。804-cm^<-1>を与える分子種(Fe=O_<804>)は785-cm^<-1>を与える分子種(Fe=O_<785>)より1当量だけ高酸化状態にあることが、半還元状態の酵素の反応との比較からはっきりした。さらに、Fe=O_<804>からFe=O_<785>への反応速度が重水中では約20%に低下することを見いだした。この反応ステップではスカラープロトン(酸素分子を還元して水にするのに使われるプロトン)は必要ないにもかかわらず重水中で反応速度が極端に遅くなっている。このことはFe=O_<804>へ電子が供給されてFe=O_<785>ができる段階がプロトン輸送と共役していることを強く示唆する。今後、紫外共鳴ラマン分光法や赤外吸収分光法によりタンパク中のプロトンの動きを追跡することが必要かつ重要である。

チトクロムAcidifying enzyme は, respiratory lock electron 伝 Da system の terminal におり respiratory matrix に origin するelectron を molecular acid element に し て こ れ を water に ま で return to the original する.この电伝达 Reflection membrane てたプロトンのActive transport and common service している. The concentration of こうしてできたプロトンの is combined with the はアデノシン三リンのSYNTHETIC われる. This study focused on the reduction of the active site of the acetate molecule, the resonance of the reaction medium, the vibration of the reaction intermediate, and the tracking of the time change. Completely reduced type of チトクロム acidifying enzyme と acid molecule をさせると, 571-, 804-, 356-, 785-, 450-cm^<-1>のcisに新たなラマン线が本れた. ^<18>O_2 いた时のvibration number シフトからそれぞれ, acidified type のFe-O_2 stretching vibration (571-cm^<-1>), オキソ type のFe=O stretching vibration (80 4-cm^<-1>), Betsu type Fe=O stretching vibration (785-cm^<-1>), water acidification type Fe-OH stretching vibration (450-cm^<-1>) and other types. 356-cm^<-1>のラマン线の帰genははっきりしない. 804-cm^<-1>を and える molecular species (Fe=O_<804>) 785-cm^<-1>を and える molecular species (Fe =O_<785>) より1 equivalent high acidification state にあることが, semi-reduced enzyme のreaction との comparison からはっきりした.さらに、Fe=O_<804>からFe=O_<785>へのreaction speedがでは in heavy water is about 20% lower and することを见いだした.この濜ステップではスカラープロトン(acid element molecule を returned to its original form して水にするのに使われるプロトン)はnecessaryないにもかかわらずでreaction speed in heavy waterがextremeに遅くなっている.このことはFe=O_<804>へ电がSupplyされてFe=O_<78 5>ができる一step stage がプロトン transportation and common service していることを强くshows instigation する. From now on, ultraviolet resonance spectroscopy and infrared absorption spectroscopy will be necessary and important in tracking the traceability of the ultraviolet resonance spectroscopy.

项目成果

D.A.Proshlyakov,T.Ogura et al.: "Microcirculating System for Simultaneous Determination of Raman and Absorption Spectra of Enzymatic Reaction Intermediates..." Biochemistry. 35. 76-82 (1996)

D.A.Proshlyakov、T.Ogura 等人：“用于同时测定酶反应中间体的拉曼和吸收光谱的微循环系统......”生物化学。