赤外分光法による（６－４）光回復酵素の分子メカニズムの解明

利用红外光谱阐明(6-4)光活化酶的分子机制

• 批准号: 13J00170
• 负责人: 山田 大智
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J00170/
• 关键词: 赤外分光法; 光回復酵素; 光産物; DNA; 構造変化; 中間体; 同位体標識; 変異体; 生物物理; 機能転換

本研究では赤外分光法を用いて、紫外線によって損傷したDNA（(6-4)光産物）を修復する(6-4)光回復酵素を対象に、(6-4)光回復酵素が機能を発現するための活性化における構造変化及び光修復における反応メカニズムを解明し、活性化に必要な構造変化が何であるのか、光修復の過程でどのような化学反応が起こっているのかを明らかにすることを目的とする。本年度の研究成果の概要を以下に記述する。1.(6-4)光回復酵素の各酸化還元状態における基質結合の影響を明らかにするため、各酸化還元状態における基質と結合した構造情報を得るために、活性化過程における赤外差スペクトルを基質がある場合とない場合で比較した。その結果、光活性化過程における基質のC=O基を帰属することに成功し、(6-4)光回復酵素が還元型である時の基質の構造情報を決定したこの研究結果は2016年にBiochemistry誌にて発表した。2.(6-4)光回復酵素の(6-4)光産物修復に必須と考えられていたヒスチジン残基を変異しても、光照射時間を延ばすことで、(6-4)光産物が修復されることを見出した。これにより、必須と考えられていたヒスチジン残基がなくても酵素は修復機能をもつこと、ヒスチジン残基は反応性を高めるためにはたらくことが明らかになった。この研究結果は2015年にBiophys. Physicobiol.誌にて発表した。3. 修復中間体を検出するために低温（77 K～）での測定を試みたところ、(6-4)光産物の修復中間体に由来すると考えられる信号を含む3つのスペクトル成分（77, 200, 230 K）を捉えることに成功した。基質の同位体標識した基質試料を用いた測定を行ったところ、電子は5’側の基質に移ること、OH基の転移反応は200 Kで起きている新たな修復モデルを提唱する結果を得た。

This study で は outside red spectrometry を with い て, ultraviolet に よ っ て damage し た DNA ((6-4) optical products) を repair す る reply (6-4) light enzyme を に, seaborne (6-4) light が reply enzyme function を 発 now す る た め の activeness に お け る structure variations and び light repair に お け る anti 応 メ カ ニ ズ ム を interpret し and activeness に な structure is necessary What made - the が で あ る の か, light repair process の で ど の よ う な chemical anti 応 が up こ っ て い る の か を Ming ら か に す る こ と を purpose と す る. Summary of <s:1> research achievements <e:1> of this year を the following に describes する. 1. (6-4) light response enzyme の the acidification and yuan state に お け る matrix combining の influence を Ming ら か に す る た め and acidification is yuan state に お け と る matrix combining し た structure intelligence を る た め に, reactive process に お け る red heterodyne ス ペ ク ト ル を matrix が あ る occasions と な い occasions で compare し た. そ の results, light activation process に お け る matrix の C = O base を 帰 genus す る こ と に successful し (6-4) light response and enzyme が type also yuan で あ る の の matrix structure intelligence を decided to し た こ の results は 2016 に Biochemistry tzu に て 発 table し た. 2. の (6-4) light response enzyme (6-4) light product repair に must と え ら れ て い た ヒ ス チ ジ ン residues を - different し て も, light irradiation time を delay ば す こ と で, product (6-4) light が repair さ れ る こ と を shows し た. こ れ に よ り, must と え ら れ て い た ヒ ス チ ジ ン residues が な く て も enzyme は repair function を も つ こ と, ヒ ス チ ジ ン residues は anti 応 を high め る た め に は た ら く こ と が Ming ら か に な っ た. <s:1> research results 2015 にBiophys. Physicobiol. Zhi にて published in た. 3. Repair intermediates を 検 out す る た め に low temperature (77 K) で の determination を try み た と こ ろ, product (6-4) light の repair intermediates に origin す る と exam え ら れ る signal contains を む 3 つ の ス ペ ク ト ル components (77, 200, 230 K) を catch え る こ と に successful し た. の matrix with the bit body logo し た matrix with material を い た measurement line を っ た と こ ろ, electronic は 5 'side move の matrix に る こ と, OH の planning to move the 応 は 200 K で き て い る new た な repair モ デ ル を mention sing す た を る results.

项目成果

DNA光回復酵素間の機能転換における赤外分光解析

DNA光活化酶之间功能转换的红外光谱分析

• 发表时间: 2015
• 作者: 山田大智;山元淳平;岩田達也;石川智子;藤堂 剛;岩井成憲;神取秀樹
• 通讯作者: 神取秀樹

変異導入法によるDNA光回復酵素間の機能転換

利用诱变方法进行 DNA 光活化酶之间的功能转换

• 发表时间: 2014
• 作者: 山田大智;山元淳平;鈴木智大;岩田達也;I M. M. Wijaya;石川智子;E. D. Getzoff;藤堂 剛;岩井成憲;神取秀樹
• 通讯作者: 神取秀樹

(6-4)光回復酵素の低温赤外分光法におけるDNA修復中間体の測定

(6-4)使用光活化酶的低温红外光谱法测定DNA修复中间体

• 发表时间: 2014
• 作者: 山田大智;山元淳平;張 宇;岩田達也;人見研一;E. D. Getzoff;岩井成憲;神取秀樹
• 通讯作者: 神取秀樹

光回復酵素間の機能転換

光活化酶之间的功能转换

• 发表时间: 2015
• 作者: Hokuto Nakayama;Naomi Nakayama;Sumer Seiki;Mikiko Kojima;Hitoshi Sakakibara;Neelima Sinha;and Seisuke Kimura,;山田大智
• 通讯作者: 山田大智

The intermediates in Xenopus (6-4) photolyase repair process by low-temperature FIR spectroscopy

低温 FIR 光谱研究 Xenopus (6-4) 光裂合酶修复过程中的中间体

• 发表时间: 2013
• 作者: 永冶 方敬;ウォーカー アンドリュー;ウッキー ジェームズ;ケンダル マイケル;ウォリス サイモン;日本史史料研究会;山田 大智
• 通讯作者: 山田 大智