| Project/Area Number |
16659114
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Exploratory Research
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Field |
Bacteriology (including Mycology)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
齋藤 正男 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (70302239)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松井 敏高 東北大学, 多元物質科学研究所, 講師 (90323120)
海野 昌喜 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (10359549)
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| Project Period (FY) |
2004 – 2005
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2005)
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| Budget Amount *help |
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2004: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
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| Keywords | 病原性細菌 / X線結晶構造解析 / 原子レベル分解能 / ヘム / ヘムシャペロン |
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| Research Abstract |
病原性細菌の繁殖には鉄が不可欠である。従来の常識では、これらの細菌は他の一般的な細菌と同様に低分子キレートであるシデロフォアを利用する方法かまたは鉄タンパク質あるトランスフェリン・ラクトフェリンを菌体内に取り込む方法によって鉄を獲得していると考えられてきた。しかし、近年、これらの細菌は感染時において宿主の持っている赤血球を溶血させ、そこから放出されるヘモグロビンのヘムを鉄源としていることが明らかになった。
本研究は、病原性細菌のヘムの取り込みに関与する一連のタンパク質群について、キャラクタリゼーションと構造解析を行い、病原性細菌のヘム取り込み、鉄獲得機構を明らかにすることが目的である。
今年度は、その中で、ジフテリア菌由来のヘム分解酵素HmuOの反応中間体のX線結晶構造解析を主に進めてきた。HmuOは、活性中心であり基質であるヘムに酸素を結合し、それを活性化させ、ヘム自身を、ヒドロキシヘム→ベルドヘム→ビリベルジンへと順に変換する反応を行う。結晶用顕微分光器や嫌気グローブボックスを用い、酸素化型ヘム複合体を結晶中で安定に捕らえる方法を確立し、その結晶をX線照射により還元させ、ハイドロパーオキソ中間体を得ることに成功した。また、様々な実験条件でさらにX線を照射することにより、続くヒドロキシヘム中間体の電子密度図を得ることに成功した。原子レベルの結晶構造解析により、ハイドロパーオキソ中間体では、近傍の水分子が動くことにより、それに続く反応を起こしやすくしていることが示唆された。
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