2001 Fiscal Year Annual Research Report

バクテリア呼吸鎖におけるユビキノン酸化還元反応の分子機構と構造的基盤

Research Project

Project/Area Number	12460045
Research Institution	Yamaguchi University
Principal Investigator	松下一信山口大学, 農学部, 教授 (50107736)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	山田守山口大学, 農学部, 教授 (30174741) 茂木立志東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (90219965) 三芳秀人京都大学, 大学院・農学研究科, 助教授 (20190829) 外山博英山口大学, 農学部, 助教授 (60240884)
Keywords	アジドキノン / 光親和性標識 / ユビキノン / 大腸菌グルコース脱水素酵素 / 酢酸菌アルコール脱水素酵素 / バクテリア呼吸鎖
Research Abstract	本研究は、大腸菌および酢酸菌呼吸鎖、特に大腸菌のチトクロムbo(Cyo),コハク酸脱水素酵素(SDH)およびグルコース脱水素酵素(GDH)と酢酸菌アルコール脱水素酵素(ADH)、におけるユビキノン結合部位の特定とその酸化還元反応の分子機構を解明することを目的としている。本年度は、これらの酵素の結合型ユビキノンの同定とアジドキノンによる光親和性標識とそれに続くMALDI-TOF-MSによる標識サブユニットさらにはペプチドの解析によってユビキノン結合ドメインを同定することを目指した。 1)大腸菌GDHのユビキノン反応部位が膜貫通領域ではなく、水溶性のPQQドメインに存在することを膜貫通領域を欠いた変異体酵素を作成し、その精製酵素を用いた反応性の解析より明らかにした。 2)大腸菌Cyo型ユビキノール酸化酵素による酸素還元機構を共鳴ラマン法、電子スピン共鳴法、安定同位体標識法などを用いて解析し、サブユニットIの反応中心でCU_B配位子のHis384と側鎖間で共有結合するTyr288残基は酸塩基触媒として酸素分子にプロトンと電子を供給してO=O結合を解裂させる最も重要な反応を制御することを明らかにした。 3)アジドキノンを用いた光親和性標識と質量分析により、,ユビキノン非結合型として精製される大腸菌SDHの膜アンカーサブユニットをキノン酸化還元部位として同定した。 4)大腸菌GDH,酢酸菌ADHの結合型ユビキノンを解析し、ADHについてはドデシルマルトサイドで可溶化される時、ユビキノンを結合しており、しかもそれはセミキノン型で存在することが示された。 5)ユビキノン非結合型として精製される酢酸菌ADHはアジドキノン標識されると、そのサブユニットIIのユビキノン部位、ユビノール部位ではなく、が特異的に標識化され、しかもその結合アジドキノンは電子伝達媒体として働くことが示唆された。

Research Products
(10 results)

All Other

All Publications (10 results)

[Publications] Ohmura, S.: "Anthelmintic compound, nafuredin, shows selective inhibition of complex I in helminth mitochondria"Proc.Natol.Acad.Sci.USA. 98. 60-62 (2001)
[Publications] Miyoshi, H.: "Probing the ubiquinone reduction site in bovine mitochondrial complex I using a series of synthetic ubiquinones and inhibitors"J.Bioenerg. Biomembr. 33. 223-231 (2001)
[Publications] Mitani, S: "The biochemical mode of action of the novel selective fungicide cyazofamid : specific inhibition of mitochondrial complex III in Pythium spinosum"Pestic. Biochem. Physiol.. 71. 107-115 (2001)
[Publications] K.Matsushita: "NADH dehydrogenase of Corynebacterium glutamicum. Purification of an NADH dehydrogenase II homolog able to oxidize NADPH"FEMS Microbiol. Lett.. 204. 271-276 (2001)
[Publications] MD Elias: "C-terminal periplasmic domain of Escherichia coli Quinoprotein glucose dehydrogenase transfers electrons to ubiquinone"J.Biol.Chem.. 276. 48356-48361 (2001)
[Publications] O.Adachi: "Membrane-bound quinoprotein D-arabitol dehydrogenase of Gluconobacter suboxydans IFO 3257 : A versatile enzyme for the oxidative fermentation of various ketoses"Biosci.Biotechnol. Biochem.. 65. 2755-2762 (2001)
[Publications] K.Matsushita: "Quinoproteins : structure, function, and biotechnological applications"Appl.Micriobiol. Biotechnol.. 58. 13-22 (2002)
[Publications] H.Miyadera: "Quinones in long-lived clk-1 mutants of Caenorhabditis elegans"FEBS Lett.. (in press). (2002)
[Publications] K.Sakamoto: "Synthesis and Electron-transfer Activity o Azido Ubiquinone-2"J.Pesticide Sci.. (in press). (2002)
[Publications] 茂木立志: "細胞呼吸の膜エネルギー装置:起源と分子進化(生体膜のエネルギー装置(吉田賢右, 茂木立志編)"共立出版. 21 (2000)

2001 Fiscal Year Annual Research Report

バクテリア呼吸鎖におけるユビキノン酸化還元反応の分子機構と構造的基盤

Principal Investigator

松下 一信 山口大学, 農学部, 教授 (50107736)

Research Products

[Publications] Ohmura, S.: "Anthelmintic compound, nafuredin, shows selective inhibition of complex I in helminth mitochondria"Proc.Natol.Acad.Sci.USA. 98. 60-62 (2001)

[Publications] Miyoshi, H.: "Probing the ubiquinone reduction site in bovine mitochondrial complex I using a series of synthetic ubiquinones and inhibitors"J.Bioenerg. Biomembr. 33. 223-231 (2001)

[Publications] Mitani, S: "The biochemical mode of action of the novel selective fungicide cyazofamid : specific inhibition of mitochondrial complex III in Pythium spinosum"Pestic. Biochem. Physiol.. 71. 107-115 (2001)

[Publications] K.Matsushita: "NADH dehydrogenase of Corynebacterium glutamicum. Purification of an NADH dehydrogenase II homolog able to oxidize NADPH"FEMS Microbiol. Lett.. 204. 271-276 (2001)

[Publications] MD Elias: "C-terminal periplasmic domain of Escherichia coli Quinoprotein glucose dehydrogenase transfers electrons to ubiquinone"J.Biol.Chem.. 276. 48356-48361 (2001)

[Publications] O.Adachi: "Membrane-bound quinoprotein D-arabitol dehydrogenase of Gluconobacter suboxydans IFO 3257 : A versatile enzyme for the oxidative fermentation of various ketoses"Biosci.Biotechnol. Biochem.. 65. 2755-2762 (2001)

[Publications] K.Matsushita: "Quinoproteins : structure, function, and biotechnological applications"Appl.Micriobiol. Biotechnol.. 58. 13-22 (2002)

[Publications] H.Miyadera: "Quinones in long-lived clk-1 mutants of Caenorhabditis elegans"FEBS Lett.. (in press). (2002)

[Publications] K.Sakamoto: "Synthesis and Electron-transfer Activity o Azido Ubiquinone-2"J.Pesticide Sci.. (in press). (2002)

[Publications] 茂木 立志: "細胞呼吸の膜エネルギー装置:起源と分子進化(生体膜のエネルギー装置(吉田賢右, 茂木立志 編)"共立出版. 21 (2000)

松下一信山口大学, 農学部, 教授 (50107736)

[Publications] 茂木立志: "細胞呼吸の膜エネルギー装置:起源と分子進化(生体膜のエネルギー装置(吉田賢右, 茂木立志編)"共立出版. 21 (2000)