酵母におけるニトロ化タンパク質還元酵素の同定と機能解析

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遊離ニトロチロシン（NT）を、ニトロ化タンパク質還元酵素（NPR）のモデル基質と考え、酵母の遊離NT還元活性の検出を試みた。酵母粗酵素液と遊離NTを、種々の補酵素・補因子存在下で反応させ、LC/MS/MSによりアミノチロシン（AT）の生成を評価したところ、NADPHなどの電子供与体存在下で非酵素的に微量のATが生成したものの、酵素反応依存的なAT量増加は検出されなかった。続いて、酵母ニトロレダクターゼ（NTred）であるHbn1を、大腸菌を用いた組換え酵素として精製し、酵素活性を測定したところ、既知の酵母NTredであるFrm2と同様に、芳香族ニトロ化合物である4-nitroquinoline N-oxide（4NQO）に対して還元活性を示した。また、Hbn1は、4-nitropyridine N-oxide（4NPO）にも還元活性を示したことから、芳香族ニトロ化合物に対するNTredによる還元反応には、quinoline骨格ではなくpyridine骨格が必須であることが示唆された。一方、酵母NTred遺伝子（FRM2, HBN1）を欠損させた酵母変異株の表現型を解析したところ、毒性量のNOに感受性を示した。このことから、酵母NTredは酵母のNO耐性に重要であることが示された。さらに、精製Hbn1とNOドナー、蛍光NOプローブを反応させて、蛍光強度の経時変化を評価することにより、Hbn1によるNO濃度分解活性を解析したところ、Hbn1によりNOが分解されることが示唆された。また、系内の酸素濃度を増加させるとHbn1によるNO分解活性が低下することが示された。以上のことから、酵母NTredがNOを直接還元的に分解することで、酵母のNO耐性に寄与するという新たな機構が示唆された。