2000 Fiscal Year Annual Research Report

ESR・NMR分光及び結晶構造に基づくヘムオキシゲナーゼによるヘム分解機構の検討

Research Project

Project/Area Number	12670125
Research Institution	Kurume University
Principal Investigator	野口正人久留米大学, 医学部, 教授 (10124611)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	坂本寛久留米大学, 医学部, 講師 (70309748)
Keywords	ヘムオキシゲナーゼ / α-ヒドロキシヘム / α-ベルドヘム / ヘム-ヘムオキシゲナーゼ複合体 / 結晶構造
Research Abstract	ヘムオキシゲナーゼ(HO)はO_2とNADPHの還元力を利用してヘムをα特異的に開裂し、ビリベルジン、鉄、COを生成する。本研究ではC末端の膜結合ドメインを除いた短縮型ラットHO-1の大腸菌での発現系を確立し、阪大大学院福山研との共同研究によりヘムとの複合体の結晶構造を決定した。HO-1は8本のα-ヘリックスより成る。ヘムは2つのヘリックス(A、F)に挟まれており、両ヘリックスはヘムの近くで大きく曲がっていた。近位ヘリックス(A)には予測されたようにHis25が存在していたが、遠位ヘリックス(F)には極性アミノ酸が存在せず、最も近いアミノ酸残基はGly139とGly143であった。これらのGly残基はヘム鉄に結合したO_2と水素結合するのに充分近い。HO反応はP450などと異なりoxyferrylではなくferric peroxideが活性酸素種と考えられている。我々は、主鎖を用いたHOによるO_2活性化のメカニズムを提唱した。 HO反応は3段階の酸素添加反応からなるが、第2ステップのヒドロキシヘムからベルドヘムへの転換反応については、O_2のみで起こると主張するグループと、O_2に加えて1e^-の供給が必要であると主張するグループとの対立があった。我々はこの反応がO_2のみで起こり生成されたべルドヘムは2価であることを報告した。これに対して後者から、1e^-の供給なしでヒドロキシヘムから生成されるものはporphyrinが酸化されたporphyrin(Fe^<3+>)π cation radicalであり、O_2酸化物はNa_2S_2O_4によって再還元されてヒドロキシヘムに戻るという反論が出された。確かに Na_2S_2O_4を用いると彼らと同じ吸収スペクトラムが得られたが、正則的なヘム分解が定量的には起こらなかった。同様のことを生理的な還元系であるfp2を用いて行うと、O_2酸化物はベルドヘム特有の吸収像から変化せず、この状態にO_2を通気するとビリベルジンにまで酸化された。

Research Products

(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] Makoto Nakai: "Binding characteristics of dialkyl phthalatcs for the estrogen receptor."Biochemical and Biophysical Research Communications.. 254. 311-314 (1999)
[Publications] Hiroshi Sakamoto: "Ferric α-hydroxyheme bound to heme oxygenase can be converted to verdoheme by dioxygen in the absence of added reducing equivalents."Journal of Biological Chemistry. 274. 18196-18200 (1999)
[Publications] H Ebita: "Bis[2-(2-pyridyl)phenyl] diselenide, a more effectibe catalyst for oxidation of alcohols to carbonyl compounds."Journal of the Chemical Society.Perkin Trans.I. 1429-1438 (2000)
[Publications] M Sugishima: "Crystal structure of rat heme oxygenase-1 in complex with heme."FEBS Letters. 471. 61-66 (2000)
[Publications] Hirosi Sakamoto: "Separarion and identification of the regioisomers of verdoheme by reverdes-phase ion-pair high-performance liquid chromatography, and characterization of their complexes with heme oxygenaze."Jouenal of Inorganic Biochemistry. 82. 113-121 (2000)
[Publications] K Hirata: "Heme oxygenase 1(HSP-32) is induces in myelin -phagocytosing Schwann cellsof injured sciatic nerves in the rat."European Journal Neuroscience. 12. 4147-4152 (2000)
[Publications] 野口正人: "医科生化学(竹重ら編)"(株)講談社サイエンティフィク. 334 (2000)

2000 Fiscal Year Annual Research Report

ESR・NMR分光及び結晶構造に基づくヘムオキシゲナーゼによるヘム分解機構の検討

Principal Investigator

野口 正人 久留米大学, 医学部, 教授 (10124611)

Research Products

[Publications] Makoto Nakai: "Binding characteristics of dialkyl phthalatcs for the estrogen receptor."Biochemical and Biophysical Research Communications.. 254. 311-314 (1999)

[Publications] Hiroshi Sakamoto: "Ferric α-hydroxyheme bound to heme oxygenase can be converted to verdoheme by dioxygen in the absence of added reducing equivalents."Journal of Biological Chemistry. 274. 18196-18200 (1999)

[Publications] H Ebita: "Bis[2-(2-pyridyl)phenyl] diselenide, a more effectibe catalyst for oxidation of alcohols to carbonyl compounds."Journal of the Chemical Society.Perkin Trans.I. 1429-1438 (2000)

[Publications] M Sugishima: "Crystal structure of rat heme oxygenase-1 in complex with heme."FEBS Letters. 471. 61-66 (2000)

[Publications] Hirosi Sakamoto: "Separarion and identification of the regioisomers of verdoheme by reverdes-phase ion-pair high-performance liquid chromatography, and characterization of their complexes with heme oxygenaze."Jouenal of Inorganic Biochemistry. 82. 113-121 (2000)

[Publications] K Hirata: "Heme oxygenase 1(HSP-32) is induces in myelin -phagocytosing Schwann cellsof injured sciatic nerves in the rat."European Journal Neuroscience. 12. 4147-4152 (2000)

[Publications] 野口正人: "医科生化学(竹重ら編)"(株)講談社サイエンティフィク. 334 (2000)

野口正人久留米大学, 医学部, 教授 (10124611)