ヘムオキシゲナーゼによるヘム分解反応の全貌を明らかにする

揭示血红素加氧酶分解血红素反应的全貌

• 批准号: 14740358
• 负责人: 松井 敏高
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-14740358/
• 关键词: ヘムオキシゲナーゼ; ヘム; 酸素活性化; ベルドヘム; ヒドロパーオキシ; compound I

ヘムオキシゲナーゼ(HO)は生体内で不要になったヘムを3段階の酸化反応で分解する酵素であり、その特異な反応のメカニズムに興味が持たれている。平成15年度は、HO反応の第1段階(αメソ位の水酸化)の詳細な機構を明らかにするとともに、第3段階(ベルドヘム開環)についても、その概要を初めて実験的に解明した。第1段階の活性種はヒドロパーオキシ種(Fe-OOH)と考えられているが、メソ位水酸化におけるFe-OOHの活性化機構は不明であった。低温還元法によりHO複合体中においてFe-OOHを調製し、メソ位水酸化の素過程を検討したところ、顕著な溶媒同位体効果が見られた。また、メソ位水素にも有意な2次同位体効果が見られた。これらの結果から、Fe-OOHはプロトン化により活性化され、メソ位水素の脱離と協奏的に水酸化を行うことが明らかになった。さらに、変異型HOの反応解析および結晶構造解析などから、活性化に必要なプロトンはFe-OOH近傍の水分子によっで供給され、活性部位のアスパラギン酸がこの水分子の固定に重要であることが示された。HO反応の第3段階については直接観測が困難であり、反応の概要すら明らかでなかった。そこで、化学合成したベルドヘム(酸素に不安定)を用い、HOとの再構成や全ての反応を嫌気グローブボックス中で行うことにより、詳細な検討に耐えうる反応系の確立に成功した。現在までに、酸素濃度依存性などの基礎的なデータの蓄積を終えている。特に、変異型HOを用いた研究から、第一段階と同様に活性部位のアスパラギン酸がベルドヘムによる酸素活性化に深く関与していることを明らかにした。これらの結果は、ベルドヘム代謝機構の解明の糸口になると期待され、HO反応の全貌を近い将来に明らかに出来ると期待される。

In vivo, there are three stages of acidification and enzyme digestion, and three stages of specific enzyme digestion and enzyme digestion. The detailed mechanism of the first stage (α-level acidification) of the HO reaction in Heisei 15 is explained in detail, and the third stage (α-level open loop) is explained in detail. The active species in the first stage are classified as Fe-OOH and the active mechanism of Fe-OOH is unknown. Low temperature reduction method is used to investigate the effects of Fe-OOH modulation in HO complexes, and to investigate the effects of Fe-OOH in HO complexes. The results of the second order isotope analysis were obtained. As a result, Fe-OOH is activated, and water is acidified. In addition, it is necessary to supply water molecules near Fe-OOH for activation, and it is important to fix water molecules near Fe-OOH for activation. The third stage of HO anti-virus detection is difficult to detect directly, and the summary of anti-virus detection is clear. In addition, the chemical synthesis of the compound (acid instability) in the use of HO, the reconstruction of the compound, the complete reaction of the compound, the establishment of the reaction system in detail. Now, the acid concentration dependence is the basis of the accumulation of the acid. In particular, the use of HO, the first order and the same active site of the acid, the acid activation of the deep relationship and the middle of the light The results of this study are expected to reveal the complete picture of HO metabolism in the near future.

项目成果

Watanabe et al.: "Unusual cyanide bindings to a heme-regulated phoshodiesterase from Escherichia coli : effect of Met95 mutations"Biochemical and Biophysical Research Communications. 299. 169-172 (2002)

Watanabe 等人：“与大肠杆菌血红素调节的磷酸二酯酶结合的异常氰化物：Met95 突变的影响”生物化学和生物物理研究通讯。

Hirata, S. et al.: "Characterization of Met95 mutants of a heme-regulated phosphodiesterase from Escherichia coil."European Journal of Biochemistry. 270(23). 4771-4779 (2003)

Hirata, S. 等人：“来自大肠杆菌的血红素调节磷酸二酯酶的 Met95 突变体的表征。”欧洲生物化学杂志。