ヘムオキシゲナーゼの構造と機能との関連(特に酸素活性化について)

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ヘムオキシゲナーゼ(HO)はヘムをビリベルジン,CO,鉄イオンに分解する.私共は長年本酵素によるヘム分解機構と中間過程の解析を行ってきた.最近,本酵素が病原性細菌にも存在することが知られるようになった.そこで私共は細菌のHOについても興味を持ち研究を始めた. 或る種の病原性細菌では増殖のみならずその病原性の発現の為に鉄を必要とする.即ち,これらの菌では蛋白質性毒素の遺伝子のプロモーター領域に鉄調節エレメントがあり鉄要求性に転写が促進される.一方,宿主には遊離の鉄は極微量しか存在しないためこれら細菌では鉄獲得の為に何等かの機構が必要となる.そのうちの一つに宿主を溶血させ遊離したヘモグロビンからヘムを奪い,それを菌体内に持ち込み,ヘムを分解して鉄を得る,という機構がある. 1997年にSchmittはCorynebacterium diphtheriaeに動物のHOにホモロジーを持つ25kDa蛋白質をコードする遺伝子が存在すること,そして翌年にこの蛋白質がヘム分解活性を持つ事を報告している.そこで私共もその塩基配列を化学合成し,大腸菌の発現ベクターであるpMW172に組み込み発現系と精製系を確立した.精製酵素のヘム分解比活性をアスコルビン酸-デスフェリオキサミン系で比較した所,動物系のHOよりは低いが顕著なヘム分解活性が認められた.精製酵素にヘムを加えると1対1で結合し,その光吸収像は動物系と同様にミオグロビンと類似の吸収像を示した.然し,興味深いことに吸収像はpHによって殆ど影響されなかった.従って第六配位座近傍は動物系とはかなり異なると思われる.本酵素に結合したヘムはアスコルビン酸-デスフェリオキサミン系の添加によってベルドヘムを経てビリベルジンまで分解されたので,反応過程は動物系と同じと思われる.