電子伝達蛋白質と超分子複合体を形成する亜硝酸還元酵素の構造と分子進化に関する研究

亚硝酸还原酶与电子传递蛋白形成超分子复合物的结构和分子进化研究

• 批准号: 16710156
• 负责人: 井上 豪
• 金额: $ 2.43万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16710156/
• 关键词: 亜硝酸還元酵素; 電子伝達銅蛋白質; 超分子複合体; X線構造解析; 電子伝達経路; 電子伝達ブルー銅蛋白質; 蛋白質-蛋白質相互作用; 超合子複合体; 結晶構造解析; 電子伝達機構

亜硝酸還元酵素(NIR)は、脱窒過程の一部である亜硝酸イオンを一酸化窒素に還元する反応を触媒する酵素である。NIRのうち、通常の銅型NIRはサブユニット(単量体)あたり電子受容部位として働くタイプ1銅と、亜硝酸還元部位として働くタイプ2銅の二つの銅結合部位を持ち、3量体構造をとることが知られている。これに対してHyphomicrobium denitrificans A3151株由来の銅型NIR(HdNIR)は単量体あたり2つのタイプ1銅(type 1 Cu_N,type 1 Cu_C)と1つのタイプ2銅を持ち、6量体構造をとる。HdNIRは、そのアミノ酸配列のN末端側にブルー銅タンパク質のプラストシアニンと相同性のあるドメイン(N-terminalドメイン)とC末端側に既知のNIRと相同性のあるドメイン(C-terminalドメイン)からなり、Nドメインにはtype 1 Cu_N、Cドメインにはtype 1 Cu_Cとtype 2 Cuが含まれている。これまでにNativeおよびC260Aの結晶化を行い、2.4Å分解能までのX線回折強度データを収集した(Acta Cryst.,D60,2383-2386(2004))。銅イオンを利用したMAD法による構造解析を試みたが、最終的には、分子置換法に成功し、2.4Å分解能でR値18%の精密構造を得た。構造解析の結果、HdNIRのN末端ドメインのtype 1銅の周囲に存在する、Gly74,Gly38,Ala75,Met40,Ile35などの疎水パッチ同士が結合し、3量体構造どうしがface-to-faceで向き合うような構造を有していた。NIRドメインのtype 1とtype 2の銅イオンの位置は、12.7Å離れ、N末端ドメインのtype 1と、NIRドメインのtype 1とは50.4Å離れていたが、隣のNIRドメインのtype 1との距離が24.7Åと近く、異なる分子への電子伝達経路が考えられた。ストップドフローやパルスラジオリシスなどの生化学実験の結果から、HdNIRの生理的電子供与体であるシトクロムc_<550>は、2系統の電子伝達経路でHdNIRに電子を供与し、N末端ドメインのtype 1銅に電子を渡す速度よりも、NIRドメインのtype 1銅へ電子を渡す速度が非常に速いことが判明した。これら2つの電子伝達経路を構造から議論した。

亜 nitrate also yuan enzyme (NIR) は, smothering process の a で あ る 亜 nitrate イ オ ン を acidification smothering element に also yuan す る anti 応 を catalyst す る enzyme で あ る. NIR の う ち type, usually の copper NIR は サ ブ ユ ニ ッ ト (単 quantity body) あ た り electronic by capacity parts と し て 働 く タ イ プ と, 亜 nitric acid copper is 1 yuan parts と し て 働 く タ イ プ 2 copper の two つ の copper combining site を hold ち, 3 quantity body structure を と る こ と が know ら れ て い る. こ れ に し seaborne て Hyphomicrobium denitrificans A3151 plant origin の type copper NIR (HdNIR) は 単 quantity body あ た り 2 つ の タ イ プ 1 copper (Cu_N type 1, type 1 Cu_C) と 1 つ の タ イ プ copper を hold ち 2 a, 6 a quantity structure を と る. HdNIR は, そ の ア ミ ノ acid with column の N terminal side に ブ ル ー copper タ ン パ ク qualitative の プ ラ ス ト シ ア ニ ン と identity の あ る ド メ イ ン (N - terminal ド メ イ ン) と C terminal side に already know の NIR と identity の あ る ド メ イ ン (C - terminal ド メ イ ン) か ら な り, N ド メ イ ン に は typ e 1 Cu_N, Cドメ に に に type 1 Cu_Cとtype 2 Cuが contains まれて る る る. こ れ ま で に Native お よ び C260A の crystallization を line い, 2.4 A decomposition can ま で の X-ray intensity of inflexion デ ー タ を 収 set し た (Acta Cryst., nikon D60, 2383-2386 (2004)). Copper イ オ ン を using し た MAD method に よ る structure を try み た が, eventually に は, molecular displacement method に し success, 2.4 A decomposition can で R nt の 18% precision structure を た. Structural analytic の results, HdNIR の N terminal ド メ イ ン の type 1 copper の weeks 囲 に exist す る, Gly74 Gly38, Ala75, Met40, Ile35 な ど の 疎 water パ ッ チ with James が し, 3 quantity body structure ど う し が face - to - face で to き う よ う な a し を construction て い た. NIR ド メ イ ン の type 1 と type 2 の copper イ オ ン は の position, 12.7 A れ, N terminal ド メ イ ン の type 1 と, NIR ド メ イ ン の type 1 と は 50.4 A from れ て い た が, 隣 の NIR ド メ イ ン の type 1 と の が 24.7 A と close く, different な る molecular へ の electronic 伝 da が 経 road test え ら れ た. ス ト ッ プ ド フ ロ ー や パ ル ス ラ ジ オ リ シ ス な ど の biochemistry be 験 の results か ら, HdNIR の physical electronic body and supply で あ る シ ト ク ロ ム c_ < 550 > は, 2 system の electronic 伝 da 経 road で HdNIR に electronic を し, N and supply end ド メ イ ン の type A bronze に electronic を crossing す speed よ り も, NIR ド メ イ ン の type 1 copper へ electronic を crossing す speed が very に speed い こ と が.at し た. Youdaoplaceholder0 れら2 れら <s:1> <s:1> electronic 伝 transformer circuit を structure ら ら discussion on <s:1> た.

项目成果

Crystal Structure of Thioredoxin Peroxidase of an Aerobic Hyperthermophilic Archaeon, Aeropyrum pernix K1.

需氧超嗜热古菌 Aeropyrum pernix K1 硫氧还蛋白过氧化物酶的晶体结构。

• 发表时间: 2005
• 期刊: Protein (In press)
• 作者: Kilunga K.B et al.;井上 豪 他;Xie.Y et al.;T.Inoue et al.;T.Knoshita et al.;T.Yamamoto et al.;T.Nakamura et al.
• 通讯作者: T.Nakamura et al.

Protein Crystal Processing Using a Deep-UV Laser

使用深紫外激光进行蛋白质晶体加工

• 发表时间: 2004
• 期刊: Jpn.J.Appl.Phys. 43
• 作者: H.Adachi;et al.
• 通讯作者: et al.

Structural basis of compound recognition by adenosine deaminase

• DOI: 10.1021/bi050529e
• 发表时间: 2005-08-09
• 期刊: BIOCHEMISTRY
• 影响因子: 2.9
• 作者: Kinoshita, T;Nakanishi, I;Fujii, T
• 通讯作者: Fujii, T

Universal processing technique for protein crystals Using a pulsed UV laser

使用脉冲紫外激光的蛋白质晶体通用加工技术

• 发表时间: 2004
• 期刊: Jpn.J.Appl.Phys. 43
• 作者: A.Murakami;et al.
• 通讯作者: et al.

Protein Crystal Growth using Laser-Processed Seed Crystals

使用激光加工籽晶生长蛋白质晶体

• 发表时间: 2005
• 期刊: Jpn.J.Appl.Phys. 44
• 作者: Kilunga K.B et al.;井上 豪 他;Xie.Y et al.;T.Inoue et al.;T.Knoshita et al.;T.Yamamoto et al.;T.Nakamura et al.;H.Matsumura et al.;T.Nakamura et al.;T.Nakamura et al.;H.Adachi et al.;K.Takeuchi et al.
• 通讯作者: K.Takeuchi et al.