コレラ菌の鉄代謝機構の解明とその阻害による創薬への応用

昨年までの研究により、HutZ がヘム分解酵素であり、ヘムの周辺構造が酵素活性を制御していることが明らかになったが、 HutZ がどのように基質であるヘムを獲得するかは不明であった。そこで、hutZ 周辺遺伝子を探索したところ、hutX が hutZ とオペロンを形成しており、遺伝子解析により HutX はヘム輸送蛋白質と予測された。そこで本年度は、 HutX によるヘム輸送および HutZ 活性化能を検討した。HutX のヘム輸送蛋白質としてのヘム結合様式を検討するため、ヘム滴定を行ったところ、HutX とヘムは 1:1 で結合し、X 線結晶構造解析と共鳴ラマン分光法から、ヘムは Tyr90 に配位することが明らかとなった。しかし、 HutXのヘム解離定数Kdは7.4 nMと見積もられ、これはHutZのKdと同程度であることから、Kdの値の比較 からは HutZ へのヘム輸送は確認できなかった。そこで、HutX のヘム結合体と HutZ を混合させ、その紫外可視 吸収スペクトルの変化を追跡したところ、極大吸収波長がHutXのヘム由来の390 nmからHutZのヘム由来の 412 nm に変化し、ヘムが HutX から HutZ へ輸送されることが確認され、表面プラズモン共鳴の結果から、HutX と HutZ は相互作用し、ヘムの輸送を行っていることが明らかとなった。そこで、過酸化水素添加による HutZ の ヘム分解活性を測定してみると、HutX から HutZ に輸送されたヘムも分解された。以上のことから、HutX は HutZ と相互作用し、ヘムを受け渡すヘム輸送蛋白質であることが明らかとなった。

昨年までの研究により、HutZ がヘム分解酵素であり、ヘムの周辺構造が酵素活性を制御していることが明らかになったが、 HutZ がどのように基質であるヘムを獲得するかは不明であった。そこで、hutZ 周辺遺伝子を探索したところ、hutX が hutZ とオペロンを形成しており、遺伝子解析により HutX はヘム輸送蛋白質と予測された。そこで本年度は、 HutX によるヘム輸送および HutZ 活性化能を検討した。HutX のヘム輸送蛋白質としてのヘム結合様式を検討するため、ヘム滴定を行ったところ、HutX とヘムは 1:1 で結合し、X 線結晶構造解析と共鳴ラマン分光法から、ヘムは Tyr90 に配位することが明らかとなった。しかし、 HutXのヘム解離定数Kdは7.4 nMと見積もられ、これはHutZのKdと同程度であることから、Kdの値の比較 からは HutZ へのヘム輸送は確認できなかった。そこで、HutX のヘム結合体と HutZ を混合させ、その紫外可視 吸収スペクトルの変化を追跡したところ、極大吸収波長がHutXのヘム由来の390 nmからHutZのヘム由来の 412 nm に変化し、ヘムが HutX から HutZ へ輸送されることが確認され、表面プラズモン共鳴の結果から、HutX と HutZ は相互作用し、ヘムの輸送を行っていることが明らかとなった。そこで、過酸化水素添加による HutZ の ヘム分解活性を測定してみると、HutX から HutZ に輸送されたヘムも分解された。以上のことから、HutX は HutZ と相互作用し、ヘムを受け渡すヘム輸送蛋白質であることが明らかとなった。