2011 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Molecule Activation Directed toward Straightforward Synthesis |
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22105012
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
城 宜嗣 独立行政法人理化学研究所, 城生体金属科学研究室, 主任研究員 (70183051)
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| Keywords | 一酸化窒素還元酵素 / 亜酸化窒素 / 脱窒 / 呼吸酵素 / チトクロム酸化酵素 / X線結晶構造解析 / 温室効果ガス / オゾン層破壊 |
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| Research Abstract |
昨年の緑膿菌Pseudomonas aeruginosaに引き続き、好熱性細菌(Geobacillus stearothermophilus)がもつ一酸化窒素還元酵素NORの構造解析に成功した。NORは、微生物の嫌気呼吸のキー酵素であり、一酸化窒素NOを還元して亜酸化窒素N_2Oに変換する(2NO+2H^++2e^-→N_2O+H_2O)。反応物NOが大気汚染気体NOxの一種であり非常に細胞毒性が強いこと、生成物N_2Oが二酸化炭素CO_2の約310倍の温室効果があり、なおかつオゾン層を破壊する気体であることから、環境科学の側面からも注目されている酵素である。病原菌もNORを有し、感染先のマクロファージが産生するNOを無毒化している。さらに、NORは好気呼吸の鍵酵素であるチトクロム酸化酵素と、共通の祖先を有していると考えられており、呼吸酵素の分子進化を考える上でも重要な酵素である。
両NORの活性中心の構造を基盤に、NO還元触媒反応の分子機構を提案した。休止状態では、非ヘム鉄に配位していたグルタミン酸のカルボキシル基が、反応中には解離し、非ヘム鉄へのNOの配位スペースを空けると同時に、プロトンをシャトルして運ぶ機構である。この提案を作業仮説として、その検証を進めていく。グルタミン酸の解離は、今まで誰も考えていない機構であるが、CO結合型、NO結合型のcNORとqNORの振動スペクトル解析によって検証した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
新反応場解析は極めて順調に進んでいる。その機能制御を早めに開始したい。
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| Strategy for Future Research Activity |
それぞれのNORの大腸菌あるいは緑膿菌をホストとした発現系を構築しており、それを用いて部位特異的変異法を用いて、活性中心の構造を変異させ、新たな活性付与を試みる。
北海道大学薬学部の有沢先生(「分子活性化」領域の公募班員)と共同研究を開始する。我々が2006年に報告したインドールアミンジコキシゲナーゼの構造を基盤に、C-CおよびC-H活性化法を用いてその阻害剤を合成するので、その阻害効果を我々が検証する。
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