X線結晶解析法によるフェレドキシンと亜硫酸還元酵素による電子伝達複合体の構造研究

利用 X 射线晶体学研究铁氧还蛋白和亚硫酸还原酶之间的电子传递复合物的结构

• 批准号: 15770067
• 负责人: 栗栖 源嗣
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: The University of Tokyo (2004)Osaka University (2003)
• 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-15770067/
• 关键词: X線結晶解析; 電子伝達; 光合成; 硫黄同化; 複合体; 放射光; 相互作用; NMR解析; 結晶化; 異常分散効果; 蛋白質複合体

一般にフェレドキシン(Fd)とFd依存性酵素間の電子の授受は電子伝達複合体を形成して行なわれることが知られている。共同研究者の大阪大学長谷教授グループによるFd改変体を用いた相互作用実験から、種々の還元酵素はそれぞれFdの異なったアミノ酸残基を認識しているという興味深い実験結果が報告されている(J.Biol.Chem.274,29399(1999))。電子伝達複合体の形成様式が電子を受け取る側の酵素の種類によって個別的であることは、炭素、窒素、硫黄の各代謝系へ光還元力を分配する位置にあるFdが構造のレベルで電子伝達を制御している可能性を示している。今回、本若手研究において硫黄同化において重要な役割を担う亜硫酸還元酵素とFdとの複合体の結晶構造解析に成功した。構造解析に成功したのは、正方晶系(P4_12_12,a=103.324,b=103.324,c=255.088Å,α,β,γ=90°)の結晶である。X線回折強度データ収集は高エネルギー加速器研究機構、物質構造科学研究所、放射光研究施設において行い、亜硫酸還元酵素とFdに含まれる鉄原子の吸収端近傍に於ける多波長異常分散法により構造解析した。鉄原子の異常分散差を係数とした差フーリエマップ上にシロヘム、4Fe-4Sクラスター、それにフェレドキシンの2Fe-2Sクラスターに含まれる鉄原子12個を確認している。現在、2.2Å分解能で分子モデルを構築中である。まだ分子モデルを構築中なので、現段階では正確な分子構造について考察することは出来ないが、シロヘム、4Fe-4Sクラスター、フェレドキシンの2Fe-2Sクラスターの3つの酸化還元中心間の距離は、それぞれ4.3,13.8Åである。

In general, it is known that electron transfer and electron transport complexes are formed between Fd and Fd-dependent enzymes. Co-investigator Professor Nagatani of Osaka University reported the results of the study on the interaction between Fd mutants and reducing enzymes (J. Biol. Chem. 274, 29399 (1999)). The formation of electron transfer complexes depends on the type of enzyme involved in electron transfer, the position of the photoreactive force distribution in the metabolic systems of carbon, sulfur and sulfur, and the possibility of electron transfer inhibition. In this paper, we have successfully analyzed the crystal structure of sulfur assimilation complex. The structural analysis was successful in the crystal structure of tetragonal system (P4_12_12, a = 103.324, b = 103.324, c =255.088 °,α,β,γ=90°). X-ray reflection intensity data collection is a high-energy accelerator research institute, the Institute of Material Structure Science, the Radioluminescence Research Institute, and the sulfuric acid reduction enzyme Fd, which contains iron atoms near the absorption end. The anomalous dispersion coefficient of iron atoms was determined to include 12 iron atoms in the 4Fe-4S mixture and the 2Fe-2S mixture. Now, 2.2 The distance between the centers of the three acidizing elements in the molecular structure is 4.3 and 13.8, respectively.

项目成果

立体構造をもとに考えるシトクロムb_6f複合体の光合成電子伝達

基于3D结构的细胞色素b_6f复合物的光合电子转移

• 发表时间: 2004
• 期刊: 生物物理 44
• 作者: G.T.Hanke;G.Kurisu;M.Kusunoki;T.Hase;栗栖源嗣
• 通讯作者: 栗栖源嗣

K.Teshima: "A ferredoxin Arg-Glu pair important for efficient electron transfer between ferredoxin and ferredoxin-NADP^+ reductase"FEBS Letters. 546. 189-194 (2003)

K.Teshima：“铁氧还蛋白 Arg-Glu 对对于铁氧还蛋白和铁氧还蛋白-NADP^还原酶之间的有效电子转移非常重要”FEBS Letters。

H.Miyake: "Crystal Structure of a Catalytic Site Mutant of β-Amylase from Bacillus cereus var.mycoides Cocrystallized with Maltopentaose"Biochemistry. 42. 5574-5581 (2003)

H. Miyake：“与麦芽五糖共结晶的蜡样芽孢杆菌 β-淀粉酶催化位点突变体的晶体结构”生物化学 42. 5574-5581 (2003)

A Structural basis of Equisetum arvense Ferredoxin isoform II producing an alternative election transfer with Ferredoxin-NADP+ reductase

木贼铁氧还蛋白亚型 II 的结构基础，利用铁氧还蛋白-NADP 还原酶产生替代性选举转移

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of Biological Chemistry 280
• 作者: G.Kurisu;D.Nishiyama;M.Kusunoki;S.Fujikawa;M.Katoh;G.T.Hanke;T.Hase;K.Teshima
• 通讯作者: K.Teshima

H.Zhang: "A defined protein-detergent-lipid complex for crystallization of integral membrane proteins : The Cytochrome b_6f complex of oxygenic photosyntheisis"Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 100. 5160-5163 (2003)

H.Zhang：“用于整合膜蛋白结晶的确定的蛋白质-去污剂-脂质复合物：含氧光合作用的细胞色素b_6f复合物”Proc.Natl.Acad.Sci.USA。