超高分解能X線結晶構造解析でバクテリアのヘム分解反応を見る

使用超高分辨率 X 射线晶体学观察细菌血红素分解反应

• 批准号: 15770095
• 负责人: 海野 昌喜
• 金额: $ 2.3万
• 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: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15770095/
• 关键词: ヘムオキシゲナーゼ; X線結晶構造解析; 病原性細菌; 反応中間体; 高分解能; ヘム分解; ヘム

ヘムオキシゲナーゼ(HO)はヘムを酸化的に分解し、鉄、一酸化炭素(CO)、ビリベルジンを生成する酵素である。当初、HOは高等動物にのみ存在すると思われてきたが、ジフテリアの病原体、ジフテリア菌Corynebacterium diphteriaeにも類似の酵素(HmuO)が原核生物由来として初めて発見されたことを皮切りに、他のバクテリアにもHO活性を持つ酵素があることがわかった。特にジフテリア菌、脳膜炎菌等の病原性細菌は、その生存・繁殖に不可欠な鉄を動物組織から奪ったヘムを分解することで獲得しており、そのヘム分解にはHOが使われている。興味深いことに、この酵素が取り込んだ基質は、酸素を活性化するための反応中心として用いられるが、最終的にはその反応中心が分解されてしまうのである。我々は、HmuOのこの特異な反応機構に注目し、その分解過程を原子レベルの結晶構造解析により可視化し、そのメカニズムを詳細に理解することを目的とした。本研究課題の遂行により、酸化型ヘム、還元型ヘム、酸素化型ヘム、ビリベルジンという4つの中間体を結合したHmuOの複合体とアポ型HmuOの結晶構造を1.4〜1.85Å分解能で解析することができた。これらの構造解析により、反応に必要なプロトンの供給経路や、位置特異的分解のための立体構造的要因など、構造生物学的観点から有用な情報を得ることができた。また、プロトンの供給に重要な役割を担っていると示唆されていたアスパラギン酸136番(D136)を変異させた三つの変異体D136A,D136N,D136F HmuOの結晶構造解析を行うことで、活性中心付近の水分子の重要性を見出した。さらに、一酸化炭素、一酸化窒素をヘム鉄に結合したものの高分解能結晶構造解析を行い、酵素がどのようにそれらの二原子分子を見分けているかを明らかにした。

The decomposition of acidified carbon (CO), carbon monophosphate (CO), and the production of enzymes from acidified compounds were studied in this paper. At the beginning, there was a disease in HO. The pathogen, the pathogen, and the bacteria Corynebacterium diphteriae were similar to the enzyme (HmuO). The origin of the prokaryote was similar to that of the prokaryote. The pathogenic bacteria, such as pathogenic bacteria, membranous inflammatory bacteria, etc., and the survival and reproduction of bacteria should not be owed to the animal tissue. The animal tissue should not be degraded, and the HO should be broken down to make the virus grow. The deep flavor, the enzyme, enzyme, We, HmuO, pay close attention to the anti-mechanism, analyze the process of atomic analysis, analyze the feasibility of the system, and make sure that you understand the purpose of the analysis. The purpose of this study is to make the decomposition of the complex HmuO complex HmuO crystal in this study, which can be used to analyze the decomposition of the complex type of HmuO in this study. in this study, we have combined the crystal of the complex of HmuO, acid, and so on. It is necessary to supply the information to the road, and the decomposition of the location is necessary. It is necessary to make the analysis and analysis of the system, and the decomposition of the location is necessary. The equipment is supplied to the important equipment and the equipment is used to indicate the importance of the molecular weight of the active center to the water molecule. The combination of mono-acidified carbon and mono-acidified asphyxiate, combined with the high decomposition of asphyxiated carbon mono-acid, can be used to analyze the structure of the enzyme, the enzyme, the diatomic molecule, the diatomic molecule and the diatomic molecule.

项目成果

Roles of distal asp in heme oxygenase from Corynebacterium diphtheriae, HmuO -: A water-driven oxygen activation mechanism

• DOI: 10.1074/jbc.m410263200
• 发表时间: 2005-01-28
• 期刊: JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY
• 影响因子: 4.8
• 作者: Matsui, T;Furukawa, M;Ikeda-Saito, M
• 通讯作者: Ikeda-Saito, M

The crystal structures of the ferric and ferrous forms of the heme complex of HumO, a heme oxygenase of Corynebacterium diphtheriae.

HumO（白喉棒杆菌的血红素加氧酶）血红素复合物的三价铁和二价铁形式的晶体结构。

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of Biological Chemistry 279・12
• 作者: Hirotsu;et al.
• 通讯作者: et al.

Unno, M., et al.: "Crystal structure of the dioxygen-bound heme oxygenase from Corynebacterium diphtheriae: Implications for heme oxygenase function"The Journal of Biological Chemistry. (In press). (2004)

Unno，M.，等人：“来自白喉棒状杆菌的双氧结合血红素加氧酶的晶体结构：对血红素加氧酶功能的影响”《生物化学杂志》。

Crystal structure of the dioxygen-bound heme oxygenase from Corynebacterium diphtheriae: implications for heme oxygenase function.

白喉棒状杆菌中双氧结合的血红素加氧酶的晶体结构：对血红素加氧酶功能的影响。

• DOI: 10.1074/jbc.m400491200
• 发表时间: 2004
• 期刊: The Journal of biological chemistry
• 作者: Unno,Masaki;Matsui,Toshitaka;Chu,GraceC;Couture,Manon;Yoshida,Tadashi;Rousseau,DenisL;Olson,JohnS;Ikeda-Saito,Masao
• 通讯作者: Ikeda-Saito,Masao

放射光科学入門

同步辐射科学简介

• 发表时间: 2004
• 作者: Takahisa Sakurada;Michi Ogata;Atsushi Kamiya;Kazuhiro Endo;Tamio Endo;渡辺 誠
• 通讯作者: 渡辺 誠