2000 Fiscal Year Annual Research Report

フラビン酵素の高次構造と電子移動反応

Research Project

Project/Area Number	12020249
Research Institution	Osaka City University
Principal Investigator	広津建大阪市立大学, 理学部, 教授 (10047269)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	宮原郁子大阪市立大学, 理学部, 講師 (40271176)
Keywords	脱水素酵素 / フラビン / FAD / X線結晶解析 / 電荷移動錯体 / ビタミンB2 / 脂肪酸酸化
Research Abstract	ブタ腎臓中鎖アシル-CoAデヒドロゲナーゼ(MACD)は補酵素としてFADを持つフラビン依存型の酵素である。MACDは分子量約19万の4量体酵素であり、サブユニットあたり1分子のFADを結合している。MACDは脂肪酸のβ-酸化の初発段階,すなわちアシル-CoAチオエステルを酸化してtrans-2-エノイル-CoAを生成する反応を触媒する酵素である。今回,アシル鎖C6-C10のものを特異的に触媒するブタ由来のMACDおよびその基質アナログ(3S-C8-CoA)との複合体のX線構造解析を行い,活性部位における'タンパク-基質-補酵素'の相互作用を調べた。アシル鎖C8基質の3位のCをSで置き換えた3S-C8-CoAは,MCADに結合し,遷移状態アナログを生成する。3S-C8-CoAは酵素活性部位において,基質と同様に,反応過程の初期段階である2位のプロトンの引き抜きを受け,アニオン型リガンドとして配位する。この複合体は,基質の3位水素がFADにヒドリドとして移動する前段階に対応する。酸化型FADのイソアロキサジン環と3S-C8-CoAのS1,C1^,O1^,C2^,S3^で構成される平面は互いに平行で,この平面に垂直な方向から見ると、FADのN10,C10,C4A,N5位が、3S-C8-CoAのO1^,C1^,C2^,S3^位とそれぞれ重なっていた。また4箇所の間で,酸化型イソアロキサジン環のLUMOとアニオン型3S-C8-CoAのHOMOが適切な対称性をもって重なっており、電荷移動錯体の形成が定性的に説明できる。このHOMO-LUMO相互作用が、イソアロキサジン環とリガンドとの空間配置を決定する安定化要因になるとともに,基質からフラビン環へのヒドリドの移動がこの相互作用を通して起こると考えられる。

Research Products

(8 results)

All Other

All Publications (8 results)

[Publications] T.Nakai,H.MiZutani,I.Miyahara,K.Hirotsu, et al: "Three-Dimensional Structure of 4-Amino-4-deoxychorismate Lyase from Escherichia coli,128,29-38(2000)."J.Biochem.. 128(1). 29-38 (2000)
[Publications] H.Mizutani,I.Miyahara,K.Hirotsu,Y.Nishina,K.Shiga, et al: "Three-Dimensional Structure of the Purple Intermediate of Porcine Kidney D-Amino Acid Oxidase."J.Biochem.. 128(1). 73-81 (2000)
[Publications] K.-H.Jhee,T.Yoshimura,E.W.Miles,S.Takeda,I.Miyahara,et al: "Stereochemistry of the Transamination Reaction Catalyzed by Aminodeoxychorismate Lyase from Escherichia coli"J.Biochem.. 128(4). 679-686 (2000)
[Publications] H.Mizuguchi,H.Hayashi,K.Okada,I.Miyahara,K.Hirotsu, et al: "Strain is More Important than Electrostatic Interaction in Controlling the pKa of the Catalytic Group in Aspartate Aminotransferase"Biochemistry. 40(4). 353-360 (2001)
[Publications] R.Miura,C.Setoyama,Y.Nishina,K.Shiga,I.Miyahara, et al: "Porcine kidney D-amino acid oxidase : The three-dimensional structure and its catalytic mechanism based on the enzyme-substrate complex model"J.Mol.Catalysis.B,Enzymatic. 12. 43-52 (2001)
[Publications] Kazuki Haruyama,Tadashi Nakai,Ikuko Miyahara,Ken Hirotsu, et al: "Structures of Escherichia coli Histidinol-Phosphate Aminotransferase and Its Complexes with Histidinol-Phosphate and N-(5'-Phosphopyridoxyl)-L-Glutamate"Biochemistry. 40(in press). (2001)
[Publications] K.Hirotsu,M.Goto,I.Miyahara,H.Hayashi,H.Kagamiyama, et al: "Biocemistry and Molecular Biology of Vitamin B6 and PQQ-dependent Proteins"(A.Iriarte, H.M.Kagan and M.Martinez-Carrion, eds.) Birkhauser Verlag, Basel/Switzerland. 6 (2000)
[Publications] 広津建,三浦洌: "酵素の立体構造と触媒機構.「タンパク質の分子設計」"(後藤祐児,谷澤克行編、日本生化学会編集)共立出版. 12 (2001)

2000 Fiscal Year Annual Research Report

フラビン酵素の高次構造と電子移動反応

Principal Investigator

広津 建 大阪市立大学, 理学部, 教授 (10047269)

Research Products

[Publications] T.Nakai,H.MiZutani,I.Miyahara,K.Hirotsu, et al: "Three-Dimensional Structure of 4-Amino-4-deoxychorismate Lyase from Escherichia coli,128,29-38(2000)."J.Biochem.. 128(1). 29-38 (2000)

[Publications] H.Mizutani,I.Miyahara,K.Hirotsu,Y.Nishina,K.Shiga, et al: "Three-Dimensional Structure of the Purple Intermediate of Porcine Kidney D-Amino Acid Oxidase."J.Biochem.. 128(1). 73-81 (2000)

[Publications] K.-H.Jhee,T.Yoshimura,E.W.Miles,S.Takeda,I.Miyahara,et al: "Stereochemistry of the Transamination Reaction Catalyzed by Aminodeoxychorismate Lyase from Escherichia coli"J.Biochem.. 128(4). 679-686 (2000)

[Publications] H.Mizuguchi,H.Hayashi,K.Okada,I.Miyahara,K.Hirotsu, et al: "Strain is More Important than Electrostatic Interaction in Controlling the pKa of the Catalytic Group in Aspartate Aminotransferase"Biochemistry. 40(4). 353-360 (2001)

[Publications] R.Miura,C.Setoyama,Y.Nishina,K.Shiga,I.Miyahara, et al: "Porcine kidney D-amino acid oxidase : The three-dimensional structure and its catalytic mechanism based on the enzyme-substrate complex model"J.Mol.Catalysis.B,Enzymatic. 12. 43-52 (2001)

[Publications] Kazuki Haruyama,Tadashi Nakai,Ikuko Miyahara,Ken Hirotsu, et al: "Structures of Escherichia coli Histidinol-Phosphate Aminotransferase and Its Complexes with Histidinol-Phosphate and N-(5'-Phosphopyridoxyl)-L-Glutamate"Biochemistry. 40(in press). (2001)

[Publications] K.Hirotsu,M.Goto,I.Miyahara,H.Hayashi,H.Kagamiyama, et al: "Biocemistry and Molecular Biology of Vitamin B6 and PQQ-dependent Proteins"(A.Iriarte, H.M.Kagan and M.Martinez-Carrion, eds.) Birkhauser Verlag, Basel/Switzerland. 6 (2000)

[Publications] 広津建,三浦洌: "酵素の立体構造と触媒機構.「タンパク質の分子設計」"(後藤祐児,谷澤克行 編、日本生化学会編集)共立出版. 12 (2001)

広津建大阪市立大学, 理学部, 教授 (10047269)

[Publications] 広津建,三浦洌: "酵素の立体構造と触媒機構.「タンパク質の分子設計」"(後藤祐児,谷澤克行編、日本生化学会編集)共立出版. 12 (2001)