2003 Fiscal Year Annual Research Report

ポルフィリンの生合成過程におけるD環反転機構の解明

Research Project

Project/Area Number	14580658
Research Institution	Kurume University
Principal Investigator	小俣義明久留米大学, 医学部, 助教授 (20268840)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	坂本寛久留米大学, 医学部, 講師 (70309748) 野口正人久留米大学, 医学部, 教授 (10124611)
Keywords	ポルフィリン / ウロポルフィリノーゲン / ウロポルフィリノーゲンIII合成酵素 / 先天性骨髄性ポルフィリン症 / ハイドロキシメチルビラン / ハイドロキシメチルビラン合成酵素
Research Abstract	生物にとって必須な分子であるポルフィリンは4つのピロール環が縮合したものであるが、その側鎖はD環のみ他の3環と異なる配置をしている。これは生合成過程中で一旦同じ向きに順次縮合されたハイドロキシメチルビラン(HMB)がHMB合成酵素(HMBS)によって生成された後でウロポルフィリノーゲンIII合成酵素(UROS)によってD環の再配置が行われる結果であることが知られている。先天性骨髄性ポルフィリン症(CEP)患者ではUROS活性が低い為にHMBは非酵素的にウロポルフィリノーゲンIに変換し、これは生理的に利用されずにコプロポルフィリノーゲンIとして蓄積し重篤な症状を起こす。本研究ではヒトHMBSとUROSの大腸菌での発現系を確立し、精製酵素の性質の検討を行った。大腸菌の粗抽出液中でUROS活性は速やかに低下してしまったが、溶菌時にグリセリンを添加することによって活性が2日程度維持されることが判り、HPLCを用いて48時間以内に終了できる精製方法を確立した。精製したUROSはこれまでに報告されている標品に比べて熱安定性が高く、DTTやEDTAの添加によって更に安定性が増加した。このことから活性の低下にはCys残基が関与していると考えられ、熱処理による活性低下とCys残基数の関係を検討した。その結果、8残基あるCysの中で1残基は酵素内部に埋没しており、熱処理の初期においては埋没したCysのみが変化し、その1残基の変化によって酵素活性は20%にまで低下することが判った。ヒトUROSの結晶構造から推定すると埋没した残基の候補としてCys73が考えられ、これはCEP患者に共通して最も多く見られる変異がCys73→Argであることと合致している。UROS活性に関与するアミノ酸残基を更に検討する為に、想定される基質結合部位近傍のアミノ酸残基変異酵素を作成し酵素学的性質を検討した。

Research Products

(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] Hiroshi Sakamoto: "The reactivity of a-hydroxyhaem and verdohaem bound to haemoxygenase-1 to dioxygen and sodium dithionite."Europian Journal of Biochemistry. 269. 5231-5239 (2002)
[Publications] Masakazu Sugishima: "Crystal structure of rat heme oxygenase-1 in complex with heme bound to azide : Implication for regiospecific hydroxylation of heme at the α-meso carbon."The Journal of Biological Chemistry. 277. 45086-45090 (2002)
[Publications] Shunsuke Hayashi: "Purification and characterization of a soluble form of rat liver NADPH-cytochrome P450 reductase highly expressed in Escherichia coli."Protein Expression and Purification. 29. 1-7 (2003)
[Publications] Masakazu Sugishima: "Crystal structure of rat heme oxygenase-1 in complex with biliverdin-iron chelate."The Journal of Biological Chemistry. 278. 32352-32358 (2003)
[Publications] Shunsuke Hayashi: "Characterization of rat heme oxygenase-3 gene. Implication of processed pseudogenes derived from heme oxygenase-2 gene."Gene. 発売予定.
[Publications] Yoshiaki Omata: "Purification and characterization of human uroporphyrinogen III synthase expressed in Esehericia coli."The Journal of Biochemistry. 発売予定.

2003 Fiscal Year Annual Research Report

ポルフィリンの生合成過程におけるD環反転機構の解明

Principal Investigator

小俣 義明 久留米大学, 医学部, 助教授 (20268840)

Research Products

[Publications] Hiroshi Sakamoto: "The reactivity of a-hydroxyhaem and verdohaem bound to haemoxygenase-1 to dioxygen and sodium dithionite."Europian Journal of Biochemistry. 269. 5231-5239 (2002)

[Publications] Masakazu Sugishima: "Crystal structure of rat heme oxygenase-1 in complex with heme bound to azide : Implication for regiospecific hydroxylation of heme at the α-meso carbon."The Journal of Biological Chemistry. 277. 45086-45090 (2002)

[Publications] Shunsuke Hayashi: "Purification and characterization of a soluble form of rat liver NADPH-cytochrome P450 reductase highly expressed in Escherichia coli."Protein Expression and Purification. 29. 1-7 (2003)

[Publications] Masakazu Sugishima: "Crystal structure of rat heme oxygenase-1 in complex with biliverdin-iron chelate."The Journal of Biological Chemistry. 278. 32352-32358 (2003)

[Publications] Shunsuke Hayashi: "Characterization of rat heme oxygenase-3 gene. Implication of processed pseudogenes derived from heme oxygenase-2 gene."Gene. 発売予定.

[Publications] Yoshiaki Omata: "Purification and characterization of human uroporphyrinogen III synthase expressed in Esehericia coli."The Journal of Biochemistry. 発売予定.

小俣義明久留米大学, 医学部, 助教授 (20268840)