2015 Fiscal Year Research-status Report
補欠分子族含有酵素におけるプロトン・電子移動の協同的制御機構の解明
| Project/Area Number |
15K05573
|
|---|
| Research Institution | Osaka Medical College |
|---|
Principal Investigator |
林 秀行 大阪医科大学, 医学部, 教授 (00183913)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村川 武志 大阪医科大学, 医学部, 助教 (90445990)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 酵素反応機構 / 補欠分子族 / 遷移相速度論 / プロトン移動 / 電子移動 / 銅イオン / ハロゲン化物イオン |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
先ず，Arthrobacter globformis銅アミン酸化酵素（AGAO）について，従来から知られているハロゲン化物イオンによる阻害の機構について詳細に解析した。AGAOは補欠分子族としてCu(2+)に加え，ビルトイン補欠分子族であるトーパキノン（TPQ）を有している。AGAOの反応は2段階で進行し，第1段階として基質アミンとTPQの反応によってアミンがアルデヒドに酸化されTPQが還元的アミノ化を受けてアミノレゾルシノール（TPQ(amr)）となる反応が進行し，第2段階としてTPQ(amr)が酸素と反応してアンモニアを遊離するとともにTPQに再酸化される反応が進行する。本年度は種々のハロゲン化物イオンの存在下，基質フェニルエチルアミンとの反応をフォトダイオードアレイを装着したストップトフロー分光分析器において観測し，遷移相速度論的解析を行った結果，ハロゲン化物イオンがCu(2+) に配位することで，TPQ(amr)のCu(2+)への配位を阻害し，TPQ(amr)の再酸化を妨げるというモデルを提出することが出来た。このモデルはハロゲン化物イオンと基質フェニルエチルアミンの存在化のAGAOの結晶構造解析によって確かめられた。さらに溶液の粘性を変化させつつ遷移相速度論的解析を行ったところ，TPQ(amr)のCu(2+)への配位の際にTPQ(amr)が大きくコンフォメーションを変化させることが分かった。
続いて，アスパラギン酸アミノ基転移酵素（AAT）については，AATがC4およびC5字カルボン酸を基質とするが，C3カルボン酸であるマロン酸との複合体結晶を初めて得ることが出来，その構造解析より，ミハエリス複合体から外アルジミンへの転換の機構の詳細をタンパク質部分の動きの結果として説明することが出来た。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
銅アミン酸化酵素については第2段階の酸化的半反応の初発段階である，補欠分子族トーパキノンのCu(2+)への配位の過程が明らかになって来た。また，アスパラギン酸アミノ基転移酵素については，思いがけず同酵素とマロン酸の複合体の高分解能結晶解析を行うことができ，既存の種々のアナログとの複合体の結晶構造と比較することで，補欠分子族ピリドキサール5'-リン酸と基質アスパラギン酸のシッフ塩基形成過程についての酵素タンパク質の関与の機構を明らかにすることができた。また，トレオニン合成酵素については，分子動力学的解析を行うことにより，生成物L-トレオニンの放出過程における酵素タンパク質の関与の機構を明らかにすることができた。以上により，おおむね順調に進行していると考えられる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度は銅アミン酸化酵素およびトレオニン合成酵素について，アスパラギン酸アミノ基転移酵素で行ったような広pH領域での遷移相速度論的解析を行うことにより，それぞれの酵素反応におけるプロトン移動過程の詳細を明らかにし，多次元エネルギー準位解析のための基礎データを得る。これによって平成28年度のプロトン-電子移動の協同的制御機構の解明へとつなげる予定である。
|
| Causes of Carryover |
2回の海外出張があったが，節約に努めた結果，旅費を減らすことができた。このために次年度使用額が生じた。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
3～4報程度の英文校正の費用に相当するので，平成28年度発表論文の校正に使用する予定である。
|
Research Products
(3 results)
-
[Journal Article] Probing the Catalytic Mechanism of Copper Amine Oxidase from Arthrobacter globiformis with Halide Ions.2015
Author(s)
Murakawa, T., Hamaguchi, A., Nakanishi, S., Kataoka, M., Nakai, T., Kawano, Y., Yamaguchi, H., Hayashi, H., Tanizawa, K., and Okajima, T.
-
Journal Title
J. Biol. Chem.
Volume: 290
Pages: 23094-23109
DOI
Peer Reviewed
-
-
