ヒト皮膚常在性ニキビ菌が持つ膜結合型亜硝酸還元酵素の構造と機能

銅型亜硝酸還元酵素(NIR)はNO_2をNOに還元する反応を触媒する酵素である。メタノール資化性脱窒菌H.denitrificansがもつNIR(HdNIR)について、近年その新奇な立体構造が解明された。HdNIR単量体は、既知のNIRと類似した立体構造をもつ約35kDaの領域(NIRドメイン)と、そのN-末端側に既知のNIRには見られない約14kDaの領域(N-末端ドメイン)から成っており、既知のNIRが3量体であるのに対して、単量体6個が集合して6量体を形成していた。ゲノム解析の進展により、ニキビの原因菌であるPropionibacterium acnesのゲノム中に、HdNIRのN-末端側にさらに膜貫通ヘリックスを有する未知の膜結合型NIRと考えられる遺伝子が発見された(PaNIR)。このような膜結合型のNIRは既知のNIRとは異なる構造・性質を持つことが予想された。そこで、まず膜貫通ヘリックス部位を持たない変異体(PaNIRsol)の発現系構築を行い、発現・精製したPaNIRsolのキャラクタリゼーションと結晶化を行った。これにより、PaNIRsolに関して回折実験を経て、その立体構造を解明した。この結晶構造ではPaNIRのNIRドメインのみが確認され、そのN-末端ドメインの電子密度は確認できなかった。さらにPaNIRのNIRドメインのタイプI銅は既知のNIRのものとは異なるジオメトリーを有しており、分光学的測定結果と併せると、このタイプI銅は銅一価の還元状態であると考えられた。さらに、HdNIRのN-末端ドメインを欠如させた変異体を作成し分光学的測定と結晶構造解析を行ったところ、NIRドメインのタイプI銅は酸化状態であった。今後、PaNIRのNIRドメインのタイプI銅の性質と、それに対する膜貫通ヘリックス部位の影響を検討する必要がある。

銅型亜硝酸還元酵素(NIR)はNO_2をNOに還元する反応を触媒する酵素である。メタノール資化性脱窒菌H.denitrificansがもつNIR(HdNIR)について、近年その新奇な立体構造が解明された。HdNIR単量体は、既知のNIRと類似した立体構造をもつ約35kDaの領域(NIRドメイン)と、そのN-末端側に既知のNIRには見られない約14kDaの領域(N-末端ドメイン)から成っており、既知のNIRが3量体であるのに対して、単量体6個が集合して6量体を形成していた。ゲノム解析の進展により、ニキビの原因菌であるPropionibacterium acnesのゲノム中に、HdNIRのN-末端側にさらに膜貫通ヘリックスを有する未知の膜結合型NIRと考えられる遺伝子が発見された(PaNIR)。このような膜結合型のNIRは既知のNIRとは異なる構造・性質を持つことが予想された。そこで、まず膜貫通ヘリックス部位を持たない変異体(PaNIRsol)の発現系構築を行い、発現・精製したPaNIRsolのキャラクタリゼーションと結晶化を行った。これにより、PaNIRsolに関して回折実験を経て、その立体構造を解明した。この結晶構造ではPaNIRのNIRドメインのみが確認され、そのN-末端ドメインの電子密度は確認できなかった。さらにPaNIRのNIRドメインのタイプI銅は既知のNIRのものとは異なるジオメトリーを有しており、分光学的測定結果と併せると、このタイプI銅は銅一価の還元状態であると考えられた。さらに、HdNIRのN-末端ドメインを欠如させた変異体を作成し分光学的測定と結晶構造解析を行ったところ、NIRドメインのタイプI銅は酸化状態であった。今後、PaNIRのNIRドメインのタイプI銅の性質と、それに対する膜貫通ヘリックス部位の影響を検討する必要がある。