1999 Fiscal Year Annual Research Report
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11116214
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
樋口 芳樹 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (90183574)
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| Keywords | [NiFe]ヒドロゲナーゼ / Ni-Fe金属活性中心 / 超高分解能X線結晶解析 / 非アミノ酸配位子 / Sブリッジ配位子 / CO結合型ヒドロゲナーゼ / 反応水素 / 低温解析 |
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| Research Abstract |
[NiFe]ヒドロゲナーゼの活性部位における水素分解の反応機構を解明するために,水素の競争阻害剤である一酸化炭素(CO)とヒドロゲナーゼの複合体のX線結晶構造解析を行った.この酵素はNi-Fe活性部位に4本の非アミノ酸配位子を持ち,それらは(SO,CO,CN,S)と同定されている.このようにヒドロゲナーゼは金属配位子としてひとつのCO分子を持っているが,外からさらにCOを与えるとそれは可逆的な活性阻害剤となる.赤外吸収分光法や電子スピン共鳴分光法などの分光学的な研究からCO分子は活性中心のNi原子やFe原子と強い相互作用をしており,これらの金属原子に直接配位(あるいはそのすぐ近くに結合)することが示唆されていた.そこでCO原子により水素分解が妨げられることから,CO結合型の超高分解能X線結晶構造解析を行えば,通常のX線結晶解析では同定の難しい水素原子の初期吸着位置をCO分子の結合位置から推定することを本目的とした.COとヒドロゲナーゼの複合体のX線結晶構造解析の結果,外から導入したCO分子はFe原子ではなく,Ni原子に配位していることが証明された.また,その活性中心には反応中の水素分子と思われる電子密度が残っており,これは今後の動的X線回折実験による反応機構の完全解明の可能性を示すものである.さらにCO結合型の構造中には,かなりの数の水素原子によると見られる電子密度が現れており,それらを同定中した.また、CO結合型のヒドロゲナーゼが480nmあたりに吸収を示すことを見いだした。これから,共鳴ラマン分光法によりCOの結合状態についての情報を得ることに成功した.
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[Publications] Y. Higuchi: "Liberation of Hydrogen Sulfide during the Catalytic Action of Desulfovibrio Hydrogenase under the Atmosphere of Hydrogen"Biochem. Biophys. Res. Commun.. 255. 295-299 (1999)
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[Publications] Y. Higuchi: "Removal of Bridging Ligand Atom at the Ni-Fe Active Site of Hydrogenase upon Reduction with H2"Structure. 7. 549-556 (1999)
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[Publications] H. Komori: "Crystal Structure of a Prokaryotic Replication Initiator Protein Bound to DNA at 2.6 A Resolution"EMBO J.. Vol. 18. 4597-4607 (1999)
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[Publications] O. Trofanchuk: "Single Crystal EPR Studies of the Oxidized Active Site of [NiFe] Hydrogenase from Desulfovibrio vulgaris Miyazaki F"JBIC. 5. (2000)
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[Publications] Y. Higuchi: "The Presence of SO Molecule in [NiFe] Hydrogenase from Desulfovibrio vulgaris Miyazaki, as Detected by Mass Spectrometry"J. Inorg. Biochem. (2000)
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[Publications] N. Mizuno: "Preliminary X-ray crystallographic Study of DsrD Protein from the Sulfate-reducing Bacterium Desulfovibrio vulgaris"Acta Crystallogr. (2000)
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[Publications] 樋口芳樹: "化学(生体分子に見つかった小分子(SO,CO,CN,SH)金属配位子"化学同人. 2 (1999)
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[Publications] 八木達彦: "廣川タンパク質化学(ヒドロゲナーゼ")"広川書店. 16 (2000)
