Mechanism of biogenesis and catalytic function of peptidyl quinone cofactors

2008 Fiscal Year Self-evaluation Report

• Project/Area Number: 18370043
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Structural biochemistry
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: TANIZAWA Katsuyuki Osaka University, 産業科学研究所, 教授 (20133134)
• Project Period (FY): 2006 – 2009
• Keywords: 銅アミン酸化酵素 / トパキノン / ビルトイン型キノン補酵素 / キノヘムプロテイン / 分子内チオエ-テル架橋 / 翻訳後修飾 / X線結晶解析 / 酵素触媒機構

Research Abstract

本研究では、酵素タンパク質中の芳香族アミノ酸残基がキノン化合物に酸化修飾されて生成するペプチド・ビルトイン型補酵素に焦点を当て、それらを含む酵素の精密構造や触媒機能、並びにタンパク質の翻訳後にどのような機構で生合成されるか(cofactor biogenesis)を立体構造に立脚して明らかにすることを主な目的としている。
(1) トパキノン補酵素の触媒機能解析
トパキノン補酵素を含有する銅アミン酸化酵素の触媒反応機構の詳細を明らかにするため、立体特異的に安定同位体標識したアミン基質を用いた還元的半反応の立体化学的解析、微量ストップトフロ-分光光度計を用いた前定常状態の反応速度論的解析、各種の変異型酵素の機能解析、反応中間体の精密立体構造解析などを行う。
(2) キノヘムプロテイン・アミン脱水素酵素の補酵素生成機構の解析
キノヘムプロテイン・アミン脱水素酵素に含まれるビルトイン型キノン補酵素、システイントリプトフィルキノン(CTQ)並びに分子内チオエ-テル架橋構造の形成機構を解明するため、オペロン中に含まれる各遺伝子の破壊とプラスミド導入による機能回復、各種変異型酵素の作製と質量分析計を用いる各サブユニット・ポリペプチドの翻訳後修飾の解析などを行う。

Research Products

• [Journal Article] Further Insight into the Mechanism of Stereoselective Proton Abstraction by Bacterial Copper Amine Oxidase (2008)
  • Author(s): Taki, M., Murakawa, T., Nakamoto, T., Uchida, M., Hayashi, H., Tanizawa, K., Yamamoto, Y., Okajima, T.
  • Journal Title: Biochemistry 47 Pages: 7726-7733
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Trapping of a Dopaquinone Intermediate in the TPQ Cofactor Biogenesis in a Copper-containing Amine Oxidase from Arthrobacter globiformis (2007)
  • Author(s): Moore, R. H., Spies, M. A., Culpepper, M. B., Murakawa, T., Hirota, S., Okajima, T., Tanizawa K., Mure, M.
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. 129 Pages: 11524-11534
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Involvement of a Putative [Fe-S]-Cluster-Binding Protein in the Biogenesis of Quinohemoprotein Amine Dehydrogenase (2006)
  • Author(s): Ono, K., Okajima, T., Tani, M., Kuroda, S., Sun, D., Davidson, V.L., Tanizawa, K.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. 281 Pages: 13672-13684
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Kinetic and Structural Studies on the Catalytic Role of the Aspartic Acid Residue Conserved in Copper Amine Oxidase (2006)
  • Author(s): Chiu, Y.-C., Okajima, T., Murakawa, T., Uchida, M., Taki, M., Hirota, S., Kim, M., Hayashi, H., Yamamoto, Y., Tanizawa, K.
  • Journal Title: Biochemistry 45 Pages: 4105-4120
  • Peer Reviewed
• [Book] LLC. Copper amine Oxidases : Structure, Catalytic Mechanism and Role in Physiopathology (2009)
  • Author(s): Okajima, T. & Tanizawa, K.
  • Publisher: Taylor & Francis Group(印刷中)
• [Remarks]
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/smb/tpq2.htm
• [Remarks]
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/smb/new_page_9.htm