顕微共鳴ラマン分光法によるヘム酵素の細胞内存在状態解析

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09680643
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 竹内 英夫 東北大学, 薬学部, 教授 (30111454)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三浦 隆史 東北大学, 薬学部, 講師 (30222318)
• Keywords: 顕微ラマン分光 / 共鳴ラマン分光 / ミエロペルオキシダーゼ / ファモチジン / ヘム酵素

Research Abstract

可視光励起顕微共鳴ラマン分光法を、好中球内顆粒に含まれるミエロペルオキシダーゼ(MPO)に適用することにより、本ヘム酵素の顆粒中における存在形態、顆粒からの放出過程、放出後の酵素の構造・活性、および、それらに対する抗炎症剤等の影響を細胞内で直接観察し、MPOによる殺菌・炎症機構および抗炎症剤の作用機構を分子構造レベルで解明することを目的として以下の研究を行った。
ヒト血液から好中球を分離し、さらに好中球からMPOを分離精製した。精製したMPOの共鳴ラマンスペクトルを、過酸化水素、塩素イオンの共存、非共存化で測定し、ヘムの構造(鉄原子のイオン化状態やスピン状態など)を解析した結果、反応中間体の一つであるCompound IIの形成に伴い、ヘム中心鉄は3価、高スピン状態から4価、低スピン状態に変化することが明らかとなった。また、MPOは抗炎症薬であるファモチジンを基質として酸化すること、さらにファモチジンの共存によりCompound IIが安定化されることを見い出した。好中球内のアズ-ル顆粒に貯えられているMPOの顕微ラマンスペクトルを測定し、分離精製したMPOのラマンスペクトルと比較することにより、顆粒中におけるMPOのヘム鉄は、3価、高スピンであり、分離精製したMPOと同じ状態にあることが明らかとなった。
次年度は、好中球にファモチジンを加え、酵素反応に伴うMPOの構造変化を、顕微共鳴ラマン分光法を用いて、細胞内にあるがままの状態で解析する予定である。