複反応中心をもつ金属フラビン蛋白群の構造と機能

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13033039
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• Research Institution: Nippon Medical School
• Principal Investigator: 西野 朋子 日本医科大学, 医学部, 助手 (80075613)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡本 研 日本医科大学, 医学部, 助手 (60267143)
• Keywords: キサンチン脱水素酵素 / キサンチン酸化酵素 / フラビン酵素 / 結晶構造

Research Abstract

本特定研究の課題における我々の研究課題は、複数の反応中心を持つ可溶性フラビン酵素の構造と電子伝達についての系統的な理解を得る事である。今までに、キサンチンを電子供与体としてNADを電子受容体とする脱水素型で2.1Å、酸素を電子受容体とする酸化酵素型で2.5Åの解像度で、構造を解いたが、昨年に引き続き、ミルクの本酵素に付き更に高分解能の1.6Åレベルでの解析を試みている。又フラビン周囲の構造が脱水素酵素と酸化酵素で異なる事が分かったため、(現在論文準備中)それに関与するアミノ酸残基の変異酵素を昆虫細胞系で発現させた。性質を調べた結果、FADに極く近接する残基は1残基変異で、フラビンの酸化還元電位を変化せしめる事がわかった。これら変異酵素についても、酵素学的に更に性質を検討すると共に、結晶化を試みている。又本酵素、キサンチン脱水素を阻害して血中尿酸値を下げるアロプリノールは古くから抗痛風剤として有名であるが、新規痛風剤として開発中のTEIは本酵素の酸化型還元型ともに結合しKd=10^<-9>と強く、従って1日投与量も少量で済む。このTEIと本酵素の供結晶の構造が解けた。TEIと本酵素の結合部位はキサンチンやアロプリノール結合部位と同じくモリブデンサイトであるが、結合様式がそれらと大きく異なり、構造的にモリブデン近傍の空間をきっちり埋めた形をとっており、モリブデンサイトの周辺アミノ酸残基に複数の結合部位をもつため結果として強固な結合を呈していると解釈できた。(投稿準備中)

Research Products

• [Publications] 西野武士: "キサンチン脱水素酵素の構造と反応機構および基質特異性変換機構"生化学. 73、8. 633 (2001)
• [Publications] 西野朋子: "Milk Sulfhydryl Oxidaseによるキサンチン脱水素酵素への変換機構:変異酵素及びX線結晶構造からの検討"生化学. 73、8. 898 (2001)
• [Publications] 岡本研: "キサンチン脱水素酵素-阻害剤複合体の結晶構造"生化学. 73、8. 898 (2001)
• [Publications] 松村智裕: "遺伝子異常によるキサンチン脱水素酵素およびアルデヒド酸化酵素活性の二重欠損"生化学. 73、8. 1028 (2001)
• [Publications] Nishino T.: "High-Resolution Structure of Bovine Milk Xanthine Oxidoreductase and Inhibitor Complexes"Spring-8 Research Frontiers 2000/2001. (in press). (2002)