2012 Fiscal Year Annual Research Report
Regulation of High Specificity and Function of Biological Reaction Sphere
| Project Area | Molecule Activation Directed toward Straightforward Synthesis |
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| Project/Area Number |
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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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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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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| Outline of Annual Research Achievements |
緑膿菌Pseudomonas aeruginosaの一酸化窒素還元酵素NORに関して、当初の酸化休止型に加えて、還元型、還元一酸化炭素結合型、還元シアン結合型、酸化アルドキシム結合型の結晶構造を明らかにした。これらの成功により、この酵素の反応場（ヘム鉄ー非ヘム鉄複核中心）の特徴を示す事ができた。さらに、反応場へのプロトン輸送の経路に関して、分子動力学シミュレーションを行った。以上の構造情報を基盤に、一酸化窒素還元触媒反応（2NO + 2H+ + 2e- → N2O + H2O）の分子機構を議論した。すでに、いくつかの理論研究者から、我々が先に提案した反応機構に対して支持と反論が出始めている。これらに対して、応える事が可能となった。
反応場の構造機能制御を可能とするために、大腸菌をホストとする本酵素の発現系を構築する事に成功した。ただし、まだ組換え酵素の活性が安定しないので、その条件検討中であるが、近々変異体の調製を開始できる。変異部位に複核中心の配位子（ヒスチジンとグルタミン酸）を選択し、本申請研究の趣旨である機能変換を試みる予定である。
また、病原菌が感染先のマクロファージが産生するNOを無毒化するために有している一酸化窒素還元酵素の研究も開始した。５種類の病原菌由来の一酸化窒素還元酵素の遺伝子を取得し、それらの発現系を成功した、その中で、髄膜炎菌の発現精製に成功し、高活性で高純度の酵素が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
酵素反応場に詳細な解析は極めて順調に進んでいる。発現系が構築できたので、機能制御を開始した。
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| Strategy for Future Research Activity |
構築した緑膿菌cNORの大腸菌をホストとした発現系を用いて、部位特異的変異体の調製を開始する。活性中心の構造を変異させ、新たな酵素活性付与を試みる。
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）と共同研究を継続する。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しその阻害効果を検証している。
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