Molecular bases of electron transport component selectivity in aromatic ring-hydroxylating dioxygenase system

• Project/Area Number: 20248010
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Applied microbiology
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: NOJIRI Hideaki 東京大学, 生物産工学研究センター, 准教授 (90272468)
• Project Period (FY): 2008 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥48,750,000 (Direct Cost: ¥37,500,000、Indirect Cost: ¥11,250,000); Fiscal Year 2010: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000); Fiscal Year 2009: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000); Fiscal Year 2008: ¥34,970,000 (Direct Cost: ¥26,900,000、Indirect Cost: ¥8,070,000)
• Keywords: 芳香族化合物 / オキシゲナーゼ / 電子伝達 / タンパク質間相互作用 / 結晶構造 / 結合定数 / biodegradation / 細菌 / 芳香環水酸化オキシゲナーゼ / タンパク質問相互作用

Research Abstract

Crystal structures of reduced form of ferredoxin component (Fd) and complex form of oxidized Fd and reduced oxygenase (Oxy) of carbazole 1,9a-dioxygeanse were solved. Cleavages of salt-bridge between Oxy R118 and Fd E43 and hydrogen-bonding between Oxy R210 and Fd E55 were detected along with the reduction of Oxy. Alanine replacement analyses revealed these bindings are cooperatively enhanced the binding between Oxy and Fd. Isothermal titration calorimetry analyses also revealed that the binding through hydrophobic interaction between the components were stabilized by surrounding salt-bridge and hydrogen-bonding.

Research Products

• [Journal Article] Structural insight into the substrate- and dioxygen-binding manner in the catalytic cycle of Rieske nonheme iron oxygenase system, carbazole 1,9a-dioxygenase (2012)
  • Author(s): Y. Ashikawa, H. Nojiri, ら(7名中7番目)
  • Journal Title: BMC Structural Biology Volume: 12 Pages: 15-15
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural and molecular genetic analyses of the bacterial carbazole degradation system (2012)
  • Author(s): H. Nojiri
  • Journal Title: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry Volume: 76 Pages: 1-18
  • NAID: 10030398074
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystallization and preliminary X-ray diffraction studies of a ferredoxin reductase component of carbazole 1,9a-dioxygenase from Novosphingobium sp. KA1 (2010)
  • Author(s): T. Umeda, H. Nojiri, ら (9名中9番目)
  • Journal Title: Acta Crystallographica Section F Volume: F66 Pages: 712-714
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystallization and preliminary X-ray diffraction studies of a terminal oxygenase of carbazole 1,9a-dioxygenase from Novosphingobium sp. KA1 (2010)
  • Author(s): T. Umeda, H. Nojiri, ら (9名中9番目)
  • Journal Title: Acta Crystallographica Section F Volume: F66 Pages: 1480-1483
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystallization and preliminary X-ray diffraction studies of a ferredoxin reductase component of carbazole 1,9a dioxygenase from Novosphingobium sp.KA1 (2010)
  • Author(s): Umeda, Katsuki, ら合計9名
  • Journal Title: Acta Crystallographica Section F Volume: F66 Pages: 712-714
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystallization and preliminary X-ray diffraction studies of a terminal oxygenase of carbazole 1,9a-dioxygenase from Novosphingobium sp.KA1 (2010)
  • Author(s): Umeda, Katsuki, ら合計9名
  • Journal Title: Acta Crystallographica Section F Volume: F66 Pages: 1480-1483
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Specific interactions between the ferredoxin and terminal oxygenase components of a class IIB Rieske nonheme iron oxygenase, carbazole 1,9a-dioxygenase (2009)
  • Author(s): K. Inoue, H. Nojiri, ら (11名中11番目)
  • Journal Title: Journal of Molecular Biology Volume: 392 Pages: 436-451
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Specific interactions between the ferredoxin and terminal oxygenase components of a class IIB Rieske nonheme ironoxygenase, carbazole 1,9a-dioxygenase (2009)
  • Author(s): Inoue, Ashikawa, ら合計11名
  • Journal Title: Journal of Molecular Biology Volume: 392 Pages: 436-451
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 含窒素芳香族化合物初発酸化酵素carbazole 1,9a-dioxygenaseにおける酸化酵素-ferredoxin間の結合解離メカニズムの解明 (2012)
  • Author(s): 松澤、野尻, ら7名
  • Organizer: 環境バイオテクノロジー学会2012年度大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2012-06-25
• [Presentation] Structure and function of bacterial aromatic hydroxylating dioxygenase system (2012)
  • Author(s): H. Nojiri
  • Organizer: 日中バイオテクノロジー国際シンポジウム2012-バイオテクノロジーと農業・環境-
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2012-05-13
• [Presentation] クラスIII型carbazole 1,9a-dioxygenaseにおけるferredoxin-terminal oxygenase間の結合乖離メカニズムの解明 (2012)
  • Author(s): 松澤、野尻, ら6名
  • Organizer: 日本農芸化学会2012年度大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2012-03-24
• [Presentation] Novosphingobium sp.KA1株由来フェレドキシンが高い酸化還元電位を持つ原因の解明 (2012)
  • Author(s): 梅田、野尻, ら4名
  • Organizer: 日本農芸化学会2012年度大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2012-03-24
• [Presentation] Novosphingobium sp.KA1株由来フェレドキシンが高い酸化還元電位を持つ原因の解明 (2012)
  • Author(s): 梅田、安保, ら合計4名
  • Organizer: 日本農芸化学会2012年度大会
  • Place of Presentation: 京都(京都女子大)
  • Year and Date: 2012-03-24
• [Presentation] クラスIII型carbazole 1,9a-dioxygenaseにおけるferredoxin-terminal oxygenase間の結合乖離メカニズムの解明 (2012)
  • Author(s): 松澤、梅田, ら合計6名
  • Organizer: 日本農芸化学会2012年度大会
  • Place of Presentation: 京都(京都女子大)
  • Year and Date: 2012-03-24
• [Presentation] 芳香環二水酸化酵素のコンポーネント間電子伝達の分子機構 (2011)
  • Author(s): 梅田、相川, ら合計8名
  • Organizer: 日本農芸化学会2011年度大会
  • Place of Presentation: 京都(京都女子大)
  • Year and Date: 2011-03-27
• [Presentation] クラスIII型carbazole 1,9a-dioxygenaseにおける酸化酵素-ferredoxin間の結合乖離メカニズムの解明 (2011)
  • Author(s): 松澤、梅田, ら合計8名
  • Organizer: 日本農芸化学会2011年度大会
  • Place of Presentation: 京都(京都女子大)
  • Year and Date: 2011-03-27
• [Presentation] Novosphingobium属細菌由来クラスIIA型carbazole二水酸化酵素における電子伝達複合体形成に関わるアミノ酸残基の同定 (2011)
  • Author(s): 島倉、野尻, ら4名
  • Organizer: 日本農芸化学会2011年度大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2011-03-26
• [Presentation] 芳香環二水酸化酵素のコンポーネント間電子伝達の分子機構 (2011)
  • Author(s): 梅田、野尻, ら8名
  • Organizer: 日本農芸化学会2011年度大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2011-03-26
• [Presentation] クラスIII型carbazole 1,9a-dioxygenaseにおける酸化酵素-ferredoxin間の結合乖離メカニズムの解明 (2011)
  • Author(s): 松澤、野尻, ら8名
  • Organizer: 日本農芸化学会2011年度大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2011-03-26
• [Presentation] Novosphingobium属細菌由来クラスIIA型carbazole二水酸化酵素における電子伝達複合体形成に関わるアミノ酸残基の同定 (2011)
  • Author(s): 島倉、梅田, ら合計4名
  • Organizer: 日本農芸化学会2011年度大会
  • Place of Presentation: 京都(京都女子大)
  • Year and Date: 2011-03-26
• [Presentation] Electron transfer mechanism of carbazole 1,9a-dioxygenases (2010)
  • Author(s): T. Umeda, H. Nojiri, ら 7名
  • Organizer: International Biotechnology Conferences and Exhibition 2010
  • Place of Presentation: リミニ(イタリア)
  • Year and Date: 2010-09-06
• [Presentation] Electron transfer mechanism of carbazole 1,9a-dioxygenases (2010)
  • Author(s): Umeda, Aikawa, ら合計7名
  • Organizer: International Biotechnology Conferences and Exhibition
  • Place of Presentation: リミニ(イタリア)
  • Year and Date: 2010-09-06
• [Presentation] Structure and function of aromatic-hydroxylating dioxygenase system (2010)
  • Author(s): H. Nojiri
  • Organizer: JSPS-SLU Workshop Microbes at Work
  • Place of Presentation: ウプサラ(スウェーデン)
  • Year and Date: 2010-06-22
• [Presentation] Structure and function of aromatic-hydroxylating dioxygenase system (2010)
  • Author(s): Hideaki Nojiri
  • Organizer: JSPS-SLU Workshop Microbes at Work
  • Place of Presentation: スエーデン、ウプサラ
  • Year and Date: 2010-06-22
• [Presentation] 酸化還元状態の制御による芳香環水酸化酵素の結晶化と構造解析 (2010)
  • Author(s): 相川、野尻, ら7名、
  • Organizer: 日本農芸化学会2010年度大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2010-03-28
• [Presentation] 芳香環二水酸化酵素におけるコンポーネント間電子伝達の可否を決定づける要因 (2010)
  • Author(s): 梅田、野尻, ら9名
  • Organizer: 日本農芸化学会2010年度大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2010-03-28
• [Presentation] Carbazole二水酸化酵素の電子伝達複合体形成に関わるアミノ酸残基の同定 (2010)
  • Author(s): 島倉、野尻, ら5名
  • Organizer: 日本農芸化学会2010年度大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2010-03-28
• [Presentation] 酸化還元状態の制御による芳香環水酸化酵素の結晶化と構造解析 (2010)
  • Author(s): 相川、梅田, ら合計7名
  • Organizer: 日本農芸化学会2010年度大会
  • Place of Presentation: 東京(東京大学)
  • Year and Date: 2010-03-28
• [Presentation] 芳香環二水酸化酵素におけるコンポーネント間電子伝達の可否を決定づける要因 (2010)
  • Author(s): 梅田、香月, ら合計9名
  • Organizer: 日本農芸化学会2010年度大会
  • Place of Presentation: 東京(東京大学)
  • Year and Date: 2010-03-28
• [Presentation] Carbazole二水酸化酵素の電子伝達複合体形成に関わるアミノ酸残基の同定 (2010)
  • Author(s): 島倉、梅田, ら合計5名
  • Organizer: 日本農芸化学会2010年度大会
  • Place of Presentation: 東京(東京大学)
  • Year and Date: 2010-03-28
• [Presentation] 芳香環二水酸化酵素におけるコンポーネント間電子伝達の可否を決定づける要因 (2009)
  • Author(s): 梅田、野尻, ら11名
  • Organizer: 極限環境微生物学会2009年度大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2009-10-29
• [Presentation] 芳香環二水酸化酵素におけるコンポーネント間電子伝達の可否を決定づける要因 (2009)
  • Author(s): 梅田、香月, ら合計11名
  • Organizer: 極限環境微生物学会2009年度大会
  • Place of Presentation: 東京(明治大学)
  • Year and Date: 2009-10-29
• [Presentation] Structural basis of electron transfer in aromatic ring-hydroxylating Rieske nonheme iron oxygenases (2009)
  • Author(s): T. Umeda, H. Nojiri, ら合計10名
  • Organizer: Pseudomonas 2009
  • Place of Presentation: ハノーバー(ドイツ)
  • Year and Date: 2009-08-14
• [Presentation] Structural basis of electron transfer in aromatic ring-hydroxylating Rieske nonheme iron oxygenases (2009)
  • Author(s): Umeda, Katsuki, ら合計10名
  • Organizer: Pseudomonas 2009
  • Place of Presentation: ドイツ、ハノーバー
  • Year and Date: 2009-08-14
• [Presentation] 芳香環水酸化ジオキシゲナーゼの電子伝達コンポーネント(ferredoxin reductase)のX線結晶構造解析 (2009)
  • Author(s): 芦川、野尻ら8名
  • Organizer: 日本農芸化学会2009年度大会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] Novosphingobium sp. KA1株由来芳香環水酸化酵素に含まれる特異的フェレドキシンの機能の構造生物学的解析 (2009)
  • Author(s): 梅田、野尻ら10名、
  • Organizer: 日本農芸化学会2009年度大会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] 酸化還元状態の制御による芳香環水酸化酵素の安定化と結晶化 (2009)
  • Author(s): 相川、野尻ら7名
  • Organizer: 日本農芸化学会2009年度大会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] Novosphingomonas sp.KAI株由来芳香環水酸化酵素に含まれる特異的フェレドキシンの機能の構造生物学的解析 (2009)
  • Author(s): 梅田隆志ら10名
  • Organizer: 日本農芸化学会2009年度大会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] 芳香環水酸化ジオキシゲナーゼの電子伝達コンポーネント(ferredoxin reductase)のX線結晶構造解析 (2008)
  • Author(s): 芦川、野尻ら8名
  • Organizer: 日本生物物理学会2008年度大会
  • Place of Presentation: 福岡