2019 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of enzyme catalytic mechanism regulating transition state by linking conformational change and fluctuations of the active site
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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 | 銅アミン酸化酵素 / 補酵素 / 遷移状態 / ゆらぎ / 中性子結晶構造 |
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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。酸化型酵素の中性子構造より、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ていたが、さらにTPQが平面性を失った歪んだ構造を取っていることも明らかとなった。基質アミンを結合したミカエリス複合体、あるいは初発の反応中間体である基質シッフ塩基中間体においては、この歪みは解消されることが予測された。すなわち、初期構造の不安定化により、相対的に活性化エネルギーを減少させ、反応を促進していることが考えられた。また、TPQ-C5カルボニル基の酸素原子と触媒塩基Asp298の側鎖カルボニル基の２つの酸素原子の間に、プロトンが存在し、合計３つの酸素原子間で非局在化していることがわかった。酸化型TPQの歪みの原因は、この強い水素結合により、TPQが引っ張られることにあることがわかった。これらの知見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、初めて見出されたことであり、国際的にも高く評価された．
また、AGAO触媒反応において、アミノレゾルシノール中間体からセミキノンラジカル中間体への構造変化の経路を、量子化学計算によって詳細な解析を行った。予測されるエネルギーレベルの変化から、コンフォメーション変化の経路をほぼ決定することができた。
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[Journal Article] Neutron crystallography of copper amine oxidase reveals keto/enolate interconversion of the quinone cofactor and unusual proton sharing.2020
Author(s)
Takeshi Murakawa, Kazuo Kurihara, Mitsuo Shoji, Chie Shibazaki, Tomoko Sunami, Taro Tamada, Naomine Yano, Taro Yamada, Katsuhiro Kusaka, Mamoru Suzuki, Yasuteru Shigeta, Ryota Kuroki, Hideyuki Hayashi, Takato Yano, Katsuyuki Tanizawa, Motoyasu Adachi, Toshihide Okajima
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Journal Title
Proceedings of the National Academy of Sciences
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
DOI
Peer Reviewed
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