活性酸素をシグナルとして利用した蛋白質の構造と機能に関する研究

点击翻译按钮获取中文摘要

ある種の窒素固定菌におけるヘムの生合成は、その前駆体であるポルフィリンの合成酵素の発現を抑制する転写因子Irr(Iron response regulator)によって制御されている。Irrは十分量の鉄が供給された時、ヘムと酸素を利用して自らを酸化修飾することで分解し、ポルフィリン合成の阻害が解消される。このような酸化修飾が端緒となって分解する特異な機構は、Irrがヘムと結合した酸素が活性酸素種に変換し、それが酸化修飾に利用されると推定されている。昨年度は、Irrが過酸化水素を産生し、それがIrrの酸化修飾に重要な活性酸素種であることを示した。しかし、過酸化水素はアミノ酸を直接酸化できないため、Irrには過酸化水素をさらに活性化する機構が存在すると考えられた。今年度は、Irrにおける過酸化水素の活性化機構について調べた。過酸化水素の再活性化はIrrと相同性の高い過酸化水素センサー蛋白質PerRでも観測される。PerRの場合、蛋白質中に含まれる非ヘム鉄イオンが過酸化水素と反応し、生成する高い反応性をもつ活性種ヒドロキシラジカルが鉄イオンのリガンドであるヒスチジンを酸化する。この酸化により、鉄イオンが蛋白質部分から解離し、蛋白質構造が不安定化することで転写機能が失われる。Irrについても元素分析から、非ヘム鉄が含まれることが示され、また、質量分析からPerRの場合と同様、Irrにおいて非ヘム鉄の配位子の一つと考えられるヒスチジンのHis63が酸化されることが分かった。このことから、IrrにおいてもPerR同様、過酸化水素は内在性の非ヘム鉄によって活性化され、非ヘム鉄近傍のアミノ酸残基が酸化修飾されることで、その蛋白質構造の不安定化が引き起こされ、最終的には蛋白質分解につながると考えられた。