2017 Fiscal Year Annual Research Report
Critical essence hidden in two catabolic enzymes for biological pigments
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15K05555
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
松井 敏高 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (90323120)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 酵素反応 / 反応機構 / 病原性細菌 / 酸素活性化 / 蛍光タンパク質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、まず新型ヘム分解酵素（IsdG）の詳細な反応研究を進め、ヘムの異常な歪みに誘起される、特殊な分解機構の解明を目指した。IsdGの生成物はホルムアルデヒド（HCHO）とスタフィロビリン（SB）とされてきたが、生体内に近い反応条件ではHCHOの収率は約10%と低く、"ホルミル基が結合したSB"（SB-CHO）が主生成物として得られた。SB-CHOはヘムの１原子酸素添加、および、生成する水酸化ヘムへの２原子酸素添加によって生成すると考えられる。実際、SB-CHOに導入された３つの酸素原子は全てO2由来であることが確認された。一方、HCHOを遊離したSB生成物でも３つの酸素原子はO2由来であり、加水分解による脱ホルミル反応はほぼ否定された。また、３つの酸素は全て異なるO2分子に由来しており、３度のO2活性化で反応が進行することが示された。よって、SB-CHOと同様の１原子／２原子酸素添加の後、還元的なO2活性化が脱ホルミル化を促進すると示唆された。今後、HCHOの酸素源の決定が望まれる。
本年度はさらに、特殊なヘム分解産物の生体内検出を目指し、新たな蛍光タンパク質の開発も試みた。これまでの研究で、ほ乳類型ヘム分解酵素が特定の反応条件下では硫黄原子を取り込んだビリルビン（S-BR）を与えることを見いだした。そこで、ビリルビン（BR）結合型蛍光タンパク質UnaGをベースとし、S-BRを選択的に検出するシステムの構築を試みた。S-BRとUnaG複合体の蛍光強度は非常に弱いものの、BR結合型に比べて励起／蛍光波長が70 nm程度も長波長シフトし、選択的検出は可能と考えられた。また、(S-)BR結合部位に系統的な変異を導入した結果、SBR蛍光の増強やBR蛍光の低減に成功した。今後、これらの変異を組み合わせるなどすることで、SBRの選択的検出は実現可能と考えられる。
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Research Products
(4 results)
