芳香環二原子酸素添加酵素の電子伝達機構の解明

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研究の目的芳香環二原子酸素添加酵素は、実際に酸化反応を担う酸化酵素と、NADHから受け取った電子を酸化酵素に渡すferredoxin reductase、ferredoxinの三つのコンポーネントから構成される。本研究の材料であるcarbazole 1,9a-dioxygenase(CARDO)は異なる電子伝達タンパク質を持つものが3種見つかっているが、Novosphingobium sp.KA1株由来CARDOのferredoxinは他の同じタイプのferredoxinと比べて著しく高い酸化還元電位を有していた。このことから、本研究では、KA1株由来ferredoxinが高い酸化還元電位をとる要因を明らかにすることを目的とした。また、CARDOの電子伝達機構を明らかにするため、Nocardioides aromaticivorans IC177株由来CARDOのferredoxin reductaseの結晶構造解析も行った。結果と考察KA1株由来ferredoxinは酸化還元電位にpH依存性があることが明らかとなった。KA1株由来ferredoxinは活性中心である鉄硫黄クラスタ近傍に水分子を持つことから、pHの変化により水分子のプロトン化の程度が変わることで、酸化還元電位にpH依存性があることが考えられた。この傾向は他のferredoxinには見られないため、水分子の存在が高い酸化還元電位の要因であることが明らかとなった。IC177株由来ferredoxin reductaseの結晶構造を3.54Åの分解能で明らかにした。このことにより、CARDOの全ての結晶構造が明らかとなり、コンポーネント間相互作用を理解する上での構造基盤を得ることができた。