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2006 Fiscal Year Annual Research Report

ヘムオキシゲナーゼ反応機構の完全解明

Research Project

Project/Area Number 18370052
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

齋藤 正男  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (70302239)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 松井 敏高  東北大学, 多元物質科学研究所, 講師 (90323120)
海野 昌喜  東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (10359549)
Keywords反応機構 / 原子スケール / ヘムオキシゲナーゼ
Research Abstract

ヘムオキシゲナーゼ(HO)は、ヘム(鉄-ポルフィリン錯体)を3段階の酸素添加反応により鉄イオン・一酸化炭素(CO)・ビリベルジンに分解する酵素であり、その極めて特異な反応メカニズムに興味が持たれている。本研究では、ヘム分解の主な律速段階に当たるベルドヘム反応に焦点を絞り、X線結晶構造解析・各種分光測定から完全に解明することを目的とする。また、それに基づいた新規HO酵素反応産物の生成機序の確立を目標とする。
ベルドヘム反応をエチルパーオキサイドを酸素源として行ったところ、通常のビリベルジンではなく、エトキシ基を有する開環生成物が得られた。この結果は、Fe-OOR種がベルドヘム開環の重要な活性種であることを示している。しかし、反応収率が低いなどの問題点があるため、次年度はさらに小さなメチルパーオキサイドを用いて同様の反応を行い、メカニズムをより確実に決定する。ベルドヘム-HO結晶の調製については、ヘム-HO複合体結晶を対象として反応条件を厳密に制御し、結晶中のヘムをベルドヘムに定量的に変換することを検討した。現在までに、ベルドヘム直前の中間体であるヒドロキシヘム-HO結晶の調製に成功している。今後、酸素との反応によりベルドヘム結晶の調製を目指す。また平行して、ベルドヘム-HO複合体の嫌気状態での結晶化も検討する。
新規HO酵素反応産物については、LC-MS、MS/MS、1次元NMRなどの測定から、その構造を概ね明らかにし、2種の異性体混合物であることも示した。また、新規産物の化学合成にも小スケールながら成功した。今後、大量調製を行うことにより、2次元NMRによる異性体の同定・生体への直接投与による影響の検討などが可能となった。

  • Research Products

    (6 results)

All 2007 2006 Other

All Journal Article (6 results)

  • [Journal Article] Distinct reaction pathways followed upon reduction of oxy-heme oxygenase and oxy-myoglobin as characterized by Mossbauer spectroscopy2007

    • Author(s)
      Garcia-Serres, et al.
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society 128(4)

      Pages: 1402-1412

  • [Journal Article] Compound I of heme oxygenase cannot hydroxylate its heme meso-carbon2006

    • Author(s)
      Matsui, et al.
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society 128(4)

      Pages: 1090-1091

  • [Journal Article] Time-resolved small-angle X-ray scattering investigation of the folding dynamics of heme oxygenase2006

    • Author(s)
      Uzawa, et al.
    • Journal Title

      Journal of Molecular Biology 357(3)

      Pages: 997-1008

  • [Journal Article] Design of metal cofactors activated by a protein-protein electron transfer system2006

    • Author(s)
      Ueno, et al.
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences 103(25)

      Pages: 9416-21

  • [Journal Article] Structure and catalytic mechanism of heme oxygenase

    • Author(s)
      Unno, et al.
    • Journal Title

      Natural Product Reports (in press)

  • [Journal Article] Bachl, a heme-dependent transcription factor, reveals presence of multiple heme binding sites with distinct coordination structure

    • Author(s)
      Hira, et al.
    • Journal Title

      IUBMB Life (in press)

URL: 

Published: 2008-05-08   Modified: 2016-04-21  

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