Structural and kinetic studies for the refined reaction mechanism in built-in-cofactor dependent quinone enzymes mediating proton and electron transfers

• Project/Area Number: 18350085
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Chemistry related to living body
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: OKAJIMA Toshihide Osaka University, 産業科学研究所, 准教授 (10247968)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): TANIZAWA Katsuyuki 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (20133134)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥16,200,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2008: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2007: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2006: ¥8,400,000 (Direct Cost: ¥8,400,000)
• Keywords: 酵素 / 蛋白質 / トンネル効果 / X 線結晶解析 / 補酵素 / アミン酸化酵素 / トンネリング効果 / トパキノン / キノヘムプロテインアミン脱水素酵素 / ヘム / X線結晶解析

Research Abstract

ビルトイン型キノン補酵素を含む銅含有アミン酸化酵素およびキノヘモプロテイン・アミン脱水素酵素を対象に、X 線結晶解析による反応中間体の構造解析と溶液中の詳細な速度論解析を組み合わせることによって、その反応メカニズムを解析した。酵素反応を効率的に進行させるために、酵素反応におけるプロトントと電子移動が、補酵素と酵素構造の連携によって、精密に制御されていることがわかった。

Research Products

• [Journal Article] 分子内架橋構造をもちトリプトファン残基に由来するキノン補酵素の生合成機構 (2009)
  • Author(s): 岡島 俊英,谷澤 克行
  • Journal Title: 化学と生物 Pages: 0-0
• [Journal Article] Further insight into the mechanism of stereoselective proton abstraction by bacterial copper amine oxidase (2008)
  • Author(s): M. Taki, K. Tanizawa(8人中6 番目), and T. Okajima(8 番目)
  • Journal Title: Biochemistry 2008, 47, Pages: 7726-7733
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Further insight into the mechanism of stereoselective protonabstraction by bacterial copper amine oxidase. (2008)
  • Author(s): M. Taki, T. Murakawa, T. Nakamoto, M. Uchida, H. Hayashi, K. Tanizawa, Y. Yamamoto, T. Okajima
  • Journal Title: Biochemistry 47 Pages: 7726-7733
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Trapping of a dopaquinone intermediate in the TPQ cofactor biogenesis in a copper-containing amine oxidase from Arthrobacter globiformis. (2007)
  • Author(s): R. H. Moore, T. Okajima (8 人中6番), and K. Tanizawa (7番)
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. 2007, 129 Pages: 11524-1134
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Trapping of a Dopaquinone Intermediate in the TPQ Cofactor Biogenesis in a Copper-containing Amine Oxidase from Arthrobacter globiformis. (2007)
  • Author(s): Moore, R. H., Spies, M. A., Culpepper, M. B., Murakawa, T., Hirota, S., Okajima, T., Tanizawa K., and Mure M.
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. 129 Pages: 11524-11534
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (4)X 線結晶解析と反応速度論的解析に基づく銅アミン酸化酵素の触媒機構 (2006)
  • Author(s): 岡島俊英,谷澤克行
  • Journal Title: 日本応用酵素協会誌 41 Pages: 1-7
• [Journal Article] Involvement of a Putative [Fe-S]-Cluster-binding Protein in the Biosynthesis of Quinohemoprotein Amine Dehydrogenas (2006)
  • Author(s): K. Ono, T. Okajima, M. Tani, S. Kuroda, D. Sun, V. L. Davidson, and K. Tanizawa
  • Journal Title: J. Biol. Chem., 281 Pages: 13672-13684
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal Structures of Cytochrome cL and Methanol Dehydrogenase from Hyphomicrobium denitrificans: Structural and Mechanistic Insights into Interactions between the Two Proteins (2006)
  • Author(s): M. Nojiri, D. Hira, K. Yamaguchi, T. Okajima, K. Tanizawa, and S. Suzuki
  • Journal Title: Biochemistry 45 Pages: 3481-3492
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Involvement of a Putative [Fe-S]-Cluster-binding Protein in the Biosynthesis of Quinohemoprotein Amine Dehydrogenase. (2006)
  • Author(s): K.Ono, T.Okajima, M.Tani, S.Kuroda, D.Sun, V.L.Davidson, K.Tanizawa
  • Journal Title: The Journal of Biological Chemistry 281 Pages: 13672-13684
• [Journal Article] X線結晶解析と反応速度論的解析に基づく銅アミン酸化酵素の触媒機構 (2006)
  • Author(s): 岡島 俊英, 谷澤 克行
  • Journal Title: 日本応用酵素協会誌 41 Pages: 1-8
• [Presentation] Conformational Flexibility of the TPQ Cofactor in Bacterial Copper Amine Oxidase. (2009)
  • Author(s): T. Okajima, S. Nakanishi, and K. Tan
  • Organizer: 12th SANKEN International Symposium /Joint Meeting of The 7th SANKEN Nanotechnology Center Symposium/The 2nd SANKEN MSTeC Symposium/The 1st SANKEN Alliance Symposium
  • Place of Presentation: Suita, Osaka, JAPAN
  • Year and Date: 2009-01-22
• [Presentation] 銅含有アミン酸化酵素補酵素生成機構の解明:補酵素前駆体チロシン残基のフレキシビリティを制御するアスパラギン残基の役割 (2008)
  • Author(s): 元山 暁仁、中西 将太、黒田 俊一、岡島 俊英、谷澤 克行
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] キノヘムプロテイン・アミン脱水素酵素の補酵素生合成機構の解明:αサブユニットに結合したヘム分子の役割 (2008)
  • Author(s): 米倉 弘倫、岡島 俊英、小野 和利、黒田 俊一、谷澤 克行
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] 速度論および構造解析に基づく酵素触媒反応におけるプロトントンネリング機構の解析 (2008)
  • Author(s): 村川 武志、岡島 俊英、谷澤 克行、林 秀行
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会・第
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] Conformationl Flexibility of the TPQ cofactor in Bacterial Copper Amine Oxidase (2008)
  • Author(s): T. Okajima, S. Nakanishi, T. Murakawa, H. Hayashi, and K. Tanizawa
  • Organizer: The Second International Interdisciplinary Conference on Vitamins, Coenzymes, and Biofactors
  • Place of Presentation: Athens, Georgia, USA.
• [Presentation] Involvement of an iron sulfur protein and a subtilisin-like protease in the biogenesis of quinohemoprotein amine dehydrogenase (2008)
  • Author(s): T. Okajima, K. Ono and K. Tanizawa
  • Organizer: Japan-Holland Joint Seminar on New Aspects in Enzyme Science and Biotechnology, Fukuoka, Japan
  • Place of Presentation: Fukuoka, Japan
• [Presentation] 酵素触媒反応におけるプロトントンネリング:反応速度論と中間体構造に基づく銅含有アミン酸化酵素の触媒機構解析 (2008)
  • Author(s): 岡島俊英
  • Organizer: 日本農芸化学会2008年度大会、名古屋
• [Presentation] 銅含有アミン酸化酵素補酵素生成機構の解明 : 補酵素前駆体チロシン残基のフレキシビリティを制御するアスパラギン残基の役割 (2008)
  • Author(s): 元山暁仁, 中西将太, 黒田俊一, 岡島俊英, 谷澤克行
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] キノヘムプロテイン・アミン脱水素酵素の補酵素生合成機構の解明 : aサブユニットに結合したヘム分子の役割 (2008)
  • Author(s): 米倉 弘倫, 岡島 俊英, 小野 和利, 黒田 俊一, 谷澤 克行
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] 速度論および構造解析に基づく酵素触媒反応におけるプロトントンネリング機構の解析 (2008)
  • Author(s): 村川 武志, 岡島 俊英, 谷澤 克行, 林 秀行
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] Conformationl Flexibility of the TPQ cofactor in Bacterial Copper Amine Oxidase (2008)
  • Author(s): T. Okajima, S. Nakanishi, T. Murakawa, H. Hayashi, K. Tanizawa
  • Organizer: The Second International Interdisciplinary Conference on Vitamins, Coenzymes, and Biofactors
  • Place of Presentation: Athens, Georgia, USA
• [Presentation] Conformational Flexibility of the TPQ Cofactor in Bacterial Copper Amine Oxidase (2008)
  • Author(s): 岡島俊英、中西将太、村川武志、林秀行、谷澤克行
  • Organizer: Gordon Research Conference on Protein Derived Cofactors, Radicals and Quinones
  • Place of Presentation: Ventura, California, USA
• [Presentation] A Subtilisin-like Protease Essential for the Biogenesis of Quinohemoprotein Amine Dehydrogenase (2008)
  • Author(s): 岡島俊英、小野和利、長見篤、新山真由美、谷澤克行
  • Organizer: Gordon Research Conference on Protein Derived Cofactors, Radicals and Quinones
  • Place of Presentation: Ventura, California, USA
• [Presentation] Hydrogen Tunneling in Bacterial Copper Amine Oxidase Reaction (2008)
  • Author(s): 村川武志、岡島俊英、中西将太、林秀行、谷澤克行
  • Organizer: Gordon Research Conference on Protein Derived Cofactors, Radicals and Quinones
  • Place of Presentation: Ventura, California, USA
• [Presentation] Involvement of a Putative Subtilisin-like Protease in the Biogenesis of Quinohemoprotein Amine Dehydrogenase (2007)
  • Author(s): 小野和利、岡島俊英、黒田俊一、谷澤克行
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、横浜市
  • Year and Date: 2007-12-11
• [Presentation] 銅含有アミン酸化酵素の触媒機構における保存性Asn残基の役割 (2007)
  • Author(s): 中西将太、岡島俊英、村川武志、林秀行、黒田俊一、谷澤克行
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、横浜市
  • Year and Date: 2007-12-11
• [Presentation] キノヘムプロテイン・アミン脱水素酵素のγ-サブユニットの構造形成機構 (2007)
  • Author(s): 新山真由美、小野和利、長見篤、黒田俊一、岡島俊英、谷澤克行
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、横浜市
  • Year and Date: 2007-12-11
• [Presentation] キノヘムプロテイン・アミン脱水素酵素の分子内チオエーテル架橋の形成機構と構造的役割 (2007)
  • Author(s): 長見篤、小野和利、新山真由美、黒田俊一、岡島俊英、谷澤克行
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会 合同大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜、横浜市
  • Year and Date: 2007-12-11
• [Presentation] 野生型銅含有フェニルエチルアミン酸化酵素反応中間体の時間分割X線結晶構造解析 (2007)
  • Author(s): 片岡未有、大津雅之、橘大輔、岡島俊英、谷澤克行、山口宏
  • Organizer: 日本結晶学会 2007年度年会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2007-12-01 – 2007-12-02
• [Presentation] Maturation Mechanism of Quinohemoprotein Amine dehydrogenase containing a new quinone cofactor and internal thioether crosslinks (2007)
  • Author(s): T. Okajima
  • Organizer: SANKEN Workshop on Nano-Bioscience at Berkeley
  • Place of Presentation: Berkeley, California, U.S.A
  • Year and Date: 2007-03-21 – 2007-03-22
• [Presentation] Structural Basis for Stereospecific Proton Abstraction of Bacterial Copper Amine Oxidase (2007)
  • Author(s): 岡島俊英、村川武志、邱彦成、多喜正泰、山本行男、林秀行、谷澤克行
  • Organizer: 2nd International Symposium on Diffraction Structural Biology 2007
  • Place of Presentation: タワーホール船堀、東京都
• [Presentation] 銅含有アミン酸化酵素の触媒機構:触媒反応を制御するトパキノン補酵素のフレキシビリティ (2007)
  • Author(s): 岡島 俊英、中西 将太、谷澤 克行
  • Organizer: 平成19年度補酵素研究会
  • Place of Presentation: 倉敷アイビースクエア、倉敷市
• [Presentation] 野生型銅含有フェニルエチルアミン酸化酵素反応中間体の時間分割X線結晶構造解析 (2007)
  • Author(s): 片岡未有, 大津雅之, 橘大輔, 岡島俊英, 谷澤克行, 山口宏
  • Organizer: 日本結晶学会2007年度年会
  • Place of Presentation: 東工大、東京都
• [Presentation] キノヘモプロテイン・アミン脱水素酵素の触媒サブユニットの翻訳後修飾機構の解明に向けて (2006)
  • Author(s): 小野 和利、長見 篤、新山 真由美、岡島 俊英、谷澤 克行
  • Organizer: 平成18年度酵素・補酵素を楽しむ会
  • Place of Presentation: 別府
  • Year and Date: 2006-10-06 – 2006-10-07
• [Presentation] Quantum Mechanical Hydrogen Tunneling in Bacterial Copper Amine Oxidase Reaction (2006)
  • Author(s): T. Murakawa, T. Okajima, S. Kuroda, M. Taki, Y. Yamamoto, H. Hayashi, and K. Tanizawa
  • Organizer: 20th IUBMB International Congress of Biochemistry and Molecular Biology and 11th FAOBMB Congress
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2006-06-18 – 2006-06-23
• [Book] Copper Amine Oxidases: Structures, Catalytic Mechanisms and Role in Pathophysiology edited by G. Floris and B. Mondovi, Metal Substitution of Copper Amine Oxidases (2009)
  • Author(s): S. Suzuki, T. Okajima, and K. Tanizawa
• [Book] Copper Amine Oxidases: Structures, Catalytic Mechanisms and Role in Pathophysiology edited by G. Floris and B. Mondovi, Mechanism of TPQ biogenesis in prokaryotic copper amine oxidase (2009)
  • Author(s): T. Okajima and K. Tanizawa
• [Book] Mechanism of TPQ biogenesis in prokaryotic copper amine oxidase in Metal Substitution of Copper Amine Oxidases in“Copper Amine Oxidases : Structures, Catalytic Mechanisms and Role in Pathophysiology"edited by G. Floris and B. Mondovi (2009)
  • Author(s): T. Okajima, K. Tanizawa
  • Total Pages: 374
  • Publisher: CRC Press
• [Book] Metal Substitution of Copper Amine Oxidases in“Copper Amine Oxidases : Structures, Catalytic Mechanisms and Role in Pathophysiology"edited by G. Floris and B. Mondovi (2009)
  • Author(s): S. Suzuki, T. Okajima, K. Tanizawa
  • Total Pages: 374
  • Publisher: CRC Press
• [Book] 酵素ハンドブック第3版(八木 達彦ら編) (2008)
  • Author(s): 岡島 俊英、谷澤 克行
  • Publisher: 朝倉書店
• [Book] 酵素ハンドブック第3版(八木 達彦、福井 俊郎、一島 英治、鏡山 博行、虎谷 哲夫編) (2008)
  • Author(s): 岡島 俊英
  • Total Pages: 1012
  • Publisher: 朝倉書店(東京)
• [Remarks]
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/nbio/