シトクロムb_<562>を構造基盤とする新規金属酵素の構築

基于细胞色素b_<562>的新型金属酶的构建

• 批准号: 17750164
• 负责人: 佐藤 秀明
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Kurume University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17750164/
• 关键词: ヘムタンパク質; 金属酵素; 基質酸化活性; 酵素反応; リガンド結合

シトクロムb_<562>(b_<562>)やミオグロビン,ヘムオキシゲナーゼ(HO)は,補欠分子族としてヘムb(プロトポルフィリンIX鉄錯体)を結合するタンパク質である。b_<562>は電子伝達に関与し,一般のヘム酵素のような基質の酸化反応を触媒しない。本研究では,頑丈なb_<562>の構造を基盤とし,適切な位置に外来の金属イオンを配位させることで新規な活性中心を構築して,基質酸化を触媒する新しい金属酵素としての機能をb_<562>に対して付与することを目的とした。分子表面に金属イオンの結合部位を設けることで,b_<562>等のヘムタンパク質に対して幅広いタイプの金属酵素の機能を付与できるものと期待される。そこで,b_<562>分子表面に対するMn^<2+>やCu^<2+>等の金属イオンの結合を試みた。金属イオンの配位は,ESI-TOF-MSにより確認した。調製したMn^<2+>結合型b_<562>について,過酸化水素存在下で基質酸化活性を検討した。基質として用いたグアヤコールやインジゴカーミン,ABTSなどは,野生型b_<562>によりゆっくりと酸化されたが,Mn^<2+>結合型b_<562>では活性の低下(1/2〜1/5)が見られた。これは,ヘム活性種によって基質よりも先にMn^<2+>が酸化されてしまったためと考えられる。一方,酸素貯蔵へムタンパク質であるミオグロビンについて,ヘムの骨格や側鎖位置を改変することにより,リガンド分子に対する親和性を変化させたり,基質酸化活性を向上させたりできることを示した。また,HOはヘムを基質として結合してその分解を触媒する酵素である。この反応に必要な電子の伝達経路について,プロピオン酸末端をメチルエステル化したヘムを用いて検討した。HOが触媒する多段階反応の途中でベルドヘムジメチルエステルの蓄積が見られたことから,HO-ベルドヘム複合体への電子伝達にヘムのプロピオン酸側鎖が関与していることが示唆された。

シ ト ク ロ ム b_ < 562 > (b_ < 562 >) や ミ オ グ ロ ビ ン, ヘ ム オ キ シ ゲ ナ ー ゼ (HO) は, fill owe molecular family と し て ヘ ム b (プ ロ ト ポ ル フ ィ リ ン IX iron objects misprinted) を combining す る タ ン パ ク qualitative で あ る. The <s:1> electron of b_<562> 伝 is related to に, general <s:1> ヘム enzyme <s:1> ような matrix <s:1> acidification 応を catalyst な な な. This study で は, dense zhangs な b_ < 562 > の tectonic を base plate と し, appropriate position な に foreign の metal イ オ ン を ligand さ せ る こ と で new rules な active center を build し て, matrix acidizing を catalyst す る new し い metal enzyme と し て の function を b_ < 562 > に し seaborne て give す る こ と を purpose と し た. Molecular surface に metal イ オ ン の combining site を set け る こ と で, b_ < 562 > の ヘ ム タ ン パ ク qualitative に し seaborne て picture hiroo い タ イ プ の の metal enzyme function を give で き る も の と expect さ れ る. Youdaoplaceholder0 を で で,b_<562> molecular surface に against するMn^<2+>やCu^<2+> and other <s:1> metal bium を を を test みた. Metal spinoid <s:1> <s:1> coordination,ESI-TOF-MSによ confirmation た. Modulate た たMn^<2+> binding type b_<562>に て て て in the presence of superacidified hydrotin で matrix acidification activity を検 to た た. Matrix と し て in い た グ ア ヤ コ ー ル や イ ン ジ ゴ カ ー ミ ン, ABTS な ど は, wild type b_ < 562 > に よ り ゆ っ く り と acidification さ れ た が, Mn ^ 2 + > < combination type b_ < 562 > で は active の is low (1/2 ~ 1/5) が see ら れ た. こ れ は, ヘ ム activity of に よ っ て matrix よ り も に Mn first ^ 2 + > < が acidification さ れ て し ま っ た た め と exam え ら れ る. Side, acid storage 蔵 へ ム タ ン パ ク qualitative で あ る ミ オ グ ロ ビ ン に つ い て, ヘ ム の bone や side lock of を change - す る こ と に よ り, リ ガ ン ド molecular に す seaborne る affinity を variations change さ せ た り, matrix acidizing active を upward さ せ た り で き る こ と を shown し た. Youdaoplaceholder0,HO である ヘムを matrix と て binding てそ てそ を decomposition を catalyst する enzyme である. こ の anti 応 に necessary な electronic の 伝 da 経 road に つ い て, プ ロ ピ オ ン acid end を メ チ ル エ ス テ ル change し た ヘ ム を with い て beg し 検 た. HO が catalyst す る Duan Jie more anti 応 の way で ベ ル ド ヘ ム ジ メ チ ル エ ス テ ル の accumulation が see ら れ た こ と か ら, HO - ベ ル ド ヘ ム complex へ の electronic 伝 da に ヘ ム の プ ロ ピ オ ン acid side chain が masato and し て い る こ と が in stopping さ れ た.

项目成果

Preparation and O2 binding study of myoglobin having a cobalt porphycene.

• DOI: 10.1021/ic0513639
• 发表时间: 2005-11
• 期刊: Inorganic chemistry
• 影响因子: 4.6
• 作者: T. Matsuo;T. Tsuruta;K. Maehara;Hideaki Sato;Y. Hisaeda;Takashi Hayashi

Crystal structure and peroxidase activity of myoglobin reconstituted with iron porphycene

• DOI: 10.1021/ic061130x
• 发表时间: 2006-12-25
• 期刊: INORGANIC CHEMISTRY
• 影响因子: 4.6
• 作者: Hayashi, Takashi;Murata, Dai;Hisaeda, Yoshio
• 通讯作者: Hisaeda, Yoshio

Unusual ligand discrimination by a myoglobin reconstituted with a hydrophobic domain-linked heme

• DOI: 10.1021/ja044984u
• 发表时间: 2005-01-12
• 期刊: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
• 影响因子: 15
• 作者: Sato, H;Watanabe, M;Hayashi, T
• 通讯作者: Hayashi, T

Ligand Binding Properties of Two Kinds of Reconstituted Myoglobins with Iron Porphycene Having Propionates : Effect of β-Pyrrolic Position of Two Propionate Side Chains in Porphycene Framework

两种具有丙酸酯的铁卟啉重建肌红蛋白的配体结合特性：卟啉骨架中两个丙酸酯侧链的β-吡咯位置的影响

• 发表时间: 2006
• 期刊: J. Inorg. Biochem 100
• 作者: T.Matsuo;et al.
• 通讯作者: et al.

The reactions of heme- and verdoheme-heme oxygenase-1 complexes with FMN-depleted NADPH-cytochrome P450 reductase - Electrons required for verdoheme oxidation can be transferred through a pathway not involving FMN

• DOI: 10.1074/jbc.m606163200
• 发表时间: 2006-10-20
• 期刊: JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY
• 影响因子: 4.8
• 作者: Higashimoto, Yuichiro;Sato, Hideaki;Noguchi, Masato
• 通讯作者: Noguchi, Masato