酵素の反応時における立体構造変化を含む詳細な反応触媒機構の解析

本研究の目的は、オロチジン一リン酸脱炭酸酵素(ODCase)を対象に、現段階で考えられる限りの構造生物学的手法を用いて、酵素の構造と反応機構の関係を実験的に明らかにしてゆくというものである。この目的を実現するため、野生型・変異型ODCaseを用いて、多様な基質アナログとの共結晶を作成し、1.4-1.6Aと、極めて高い分解能でX線構造解析を行った。解析した立体構造は、15個以上に及ぶ。これらの全ての構造からの情報は、ODCaseは遷移状態の安定化などの一般的な酵素によく見られる機構だけではなく、反応基質の構造を不安定にゆがめることで、酵素触媒反応の進行に必要な活性化エネルギーを得ていることを示唆している。また、水素原子位置を同定するため中性子線回折実験を行う計画について、現在重水素化したODCaseの発現システムを順調に構築している。さらに、平成15年度までの研究で発見した数日単位で酵素反応が進行する系については、紫外分光を用いた分析によって、一日で50-60%の反応が進行することを明らかにした。この低速な反応を利用して、反応進行中の酵素の結晶を液体窒素で瞬間凍結する計画についても、予備的な実験によって大まかな目処を立てることが出来た。発表については、野生型・変異型ODCaseと多様な基質アナログの複合体構造の論文、数日単位で酵素反応が進行する系についての論文の二報を現在作成中である。

本研究の目的は、オロチジン一リン酸脱炭酸酵素(ODCase)を対象に、現段階で考えられる限りの構造生物学的手法を用いて、酵素の構造と反応機構の関係を実験的に明らかにしてゆくというものである。この目的を実現するため、野生型・変異型ODCaseを用いて、多様な基質アナログとの共結晶を作成し、1.4-1.6Aと、極めて高い分解能でX線構造解析を行った。解析した立体構造は、15個以上に及ぶ。これらの全ての構造からの情報は、ODCaseは遷移状態の安定化などの一般的な酵素によく見られる機構だけではなく、反応基質の構造を不安定にゆがめることで、酵素触媒反応の進行に必要な活性化エネルギーを得ていることを示唆している。また、水素原子位置を同定するため中性子線回折実験を行う計画について、現在重水素化したODCaseの発現システムを順調に構築している。さらに、平成15年度までの研究で発見した数日単位で酵素反応が進行する系については、紫外分光を用いた分析によって、一日で50-60%の反応が進行することを明らかにした。この低速な反応を利用して、反応進行中の酵素の結晶を液体窒素で瞬間凍結する計画についても、予備的な実験によって大まかな目処を立てることが出来た。発表については、野生型・変異型ODCaseと多様な基質アナログの複合体構造の論文、数日単位で酵素反応が進行する系についての論文の二報を現在作成中である。