触媒反応を光スイッチや分子スイッチで制御できる環境修復酵素の構築

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13558069
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 清水 透 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (40118956)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松井 敏高 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (90323120) ; 佐上 郁子 東北大学, 多元物質科学研究所, 講師 (10143033)
• Keywords: 分子スイッチ / チトクロムP450 / 一酸化窒素 / 環境ホルモン / 電子移動 / キメラ / 遺伝子工学 / 薬物代謝

Research Abstract

チトクロムP450は薬物代謝のもならず環境汚染化学物質も1原子酸素添加反応で酸化、、代謝するヘム酵素である。この反応の促進には電子が必要であり、NADPH-P450還元酵素から電子を取り入れて、P450の反応は進行する。この反応必須の電子を供給する還元酵素とP450が1分子上に融合した酵素P450BM3も知られている。一方、NO合成酵素(NOS)は生体にとって極めて重要なNOを合成する酵素である。NOSはP450と同じヘム活性部位を保持する酸化反応ドメインとNADPH-P450還元酵素ドメインとから成る融合酵素である。このドメイン間の電子移動反応はカルモデュリンで制御されカルシウムの存在/非存在で反応のon/offはが行なわれる。我々は、分子スイッチとしてカルモデュリンがこのP450の反応に利用できないかと考えて、NOS/P450BM3のドメインを交換したキメラ酵素を4種類構築してその反応を調べた。P450BM3の酸化反応ドメインとNOSの還元酵素ドメインとから成る融合キメラ酵素を3種類構築した。その結果、基質結合力はP450BM3への値と変化しないが、電子移動反応はカルモデュリンを分子スイッチとして制御できる系を構築することができた。即ち、酸化反応、チトクロムC還元反応、NADPHによるヘム還元反応のいずれもカルモデュリンの添加により促進された。この結果についてはいくつかの国際会議で発表しており、予備的な結果については、Biochemical Soc. Trans.に発表した。又、現在まとめた結果をJ. Inorg. Biochem.に投稿中である。

Research Products

• [Publications] T.Shimizu, I.Sagami: "Control of Electron Transfer in Neuronal NO Synthase"Biochem. Soc. Trans.. Vol. 29. 147-152 (2001)
• [Publications] T.Shimizu, I.Sagami: "The Electron Transfer Reaction of Niric-oxide Synthase"Coord. Chem. Rev.. Vol. 226. 179-186 (2002)
• [Publications] T.Shimizu, I.Sagami: "NO合成酵素における電子伝達のメカニズム"生物物理. 41巻. 137-141 (2001)