2018 Fiscal Year Research-status Report
酵素活性中心の構造変化とゆらぎにリンクする触媒反応遷移状態の制御機構
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16KT0055
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
岡島 俊英 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (10247968)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中井 忠志 広島工業大学, 生命学部, 准教授 (00333344)
庄司 光男 筑波大学, 計算科学研究センター, 助教 (00593550)
村川 武志 大阪医科大学, 医学部, 助教 (90445990)
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| Project Period (FY) |
2016-07-19 – 2020-03-31
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| Keywords | 遷移状態 / ゆらぎ / 銅アミン酸化酵素 / 補酵素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、細菌由来の銅アミン酸化酵素(AGAO)を用いて、反応促進に特化したタンパク質がもつ動的な特性が、反応の遷移状態の安定化にどのように寄与しているのか明らかにする点にある。これまでに決定していた酸化型酵素の中性子構造を詳細に解析した結果、補酵素トパキノン（TPQ）の化学構造に平衡状態があることが判明した．これは中性子構造解析によって決定したプロトン化状態の解析によって、初めて見出された．局所的には不安定な補酵素構造であったが、この新しく判明した構造をもつ補酵素が開始状態を不安定化させ、反応開始に重要な働きをしていることが予測された．不安定化の結果、活性化エネルギーが低下し、触媒反応の進行に寄与していることがわかった．この結果は遷移状態を制御するゆらぎが、補酵素の反応初期構造に内包されていることを示すといえる．加えて、結晶を基質ソーキングし、反応中間状態を作り出し、humid-air and glue-coating法により非凍結状態で構造解析を行った． この際、非凍結状態で精密な温度制御をすることによって、２つの反応中間体（アミノレゾルシノール中間体とセミキノンラジカル反応中間体状態）の結晶中での平衡状態の熱力学的な解析に成功した．反応中間状態のゆらぎに関して、構造情報を得ることができた．熱力学的パラメーターの分析結果、結晶中での構造は、生理的な細胞内の高分子高濃度の状態（macromolecular crowding）に近いことが予測された．これらの結果は国際的に高く評価された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
銅アミン酸化酵素のセミキノンラジカル反応中間体の中性子構造解析は、ラジカル状態の中間体構造として世界に先駆けた極めて重要な成果である。中性子ビームラインのビームタイム配分が遅れていたが、年度内に回折データの収集を終え、現在解析中である．ほぼ予定通りの進行状況であるが、研究を取りまとめと海外のジャーナルへの論文投稿に向けて十分な時間をとるため、当初の予定から研究期間を１年延長した。
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| Strategy for Future Research Activity |
中性子構造解析によって得られたプロトン座標を用い、量子化学的な解析をすすめる．加えて、論文投稿等の成果公表について注力する．
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| Causes of Carryover |
昨年度から持ち越していた論文の投稿は終えたが、さらにその次の論文投稿が想定していたより若干遅れ、次年度に持ち越したため差額が生じた。当該度の使用金額としては、ほぼ想定通りであった。翌年度の前半を目標に、論文投稿を急ぎたい。また、持ち越し金額については、一部は物品費や旅費に使用するが、主に論文投稿経費として支出することを予定している．
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