Enzyme chemical study of heme oxygenase and development for machinery of heme catabolism

2008 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18550153
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Chemistry related to living body
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: SAKAMOTO Hiroshi Kyushu Institute of Technology, 大学院・情報工学研究院, 准教授 (70309748)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): YASUNAGA Takuo 九州工業大学, 大学院・情報工学研究院, 教授 (60251394)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): HIGASHIMOTO Yuichiro 久留米大学, 医学部, 准教授 (40352124)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Keywords: 酵素反応 / 蛋白質 / ヘム / 構造解析 / シグナル伝達

Research Abstract

ヘムオキシゲナーゼ(HO)はヘム代謝系の律速酵素で、NADPH-シトクロムP450還元酵素から電子の供給を受け、ヘムを3段階からなる酸素依存性の反応によって分解し、ビリベルジン、一酸化炭素および鉄イオンを生成する。ビリベルジンは、ビリベルジン還元酵素によって直ちにビリルビンに還元される。本研究では、HOの触媒作用機序の解明と、ヘム代謝酵素および関連タンパク質の相互作用の探求を総合的に展開し、HOの生理機能を分子レベルで理解するための基盤作りを行った。

Research Products

• [Journal Article] Crystal structure of rat heme oxygenase-1 in complex with ferrous verdoheme : presence of a hydrogen bond network on the distal side (2009)
  • Author(s): Sato, H., Sugishima, M., Sakamoto, H., Higashimoto, Y., Shimokawa, C., Fukuyama, K., and Noguchi, M.
  • Journal Title: Biochem. J. 419 Pages: 339-345
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Functional Analysis of Heme Regulatory Motifs of Rat Heme Oxygenase-2 (2009)
  • Author(s): Nakashima, S., Higashimoto, Y., Noguchi, Y., and Sakamoto, H.
  • Journal Title: In : Nomizu, M. (Ed.): Peptide Sci-ence 2008. Protein Research Foundation, Osaka Pages: 217-220
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Functional Analyses of Pseudomonas putida Benzoate Transporters Expressed in the Yeast Sac-charomyces cerevisiae (2008)
  • Author(s): Nishikawa, Y., Yasumi, Y., Noguchi, S., Sakamoto, H., ands Nikawa, J.
  • Journal Title: Biosci. Biotechnol. Biochem 72 Pages: 2034-2038
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mass spectrometric identifica-tion of lysine residues of heme oxygenase-1 that are involved in its interaction with NADPH-cytochrome P450 reductase. (2008)
  • Author(s): Higashimoto, Y., Sugishima, M., Sato, H., Sakamoto, H., Fukuyama, K., Palmer, G., and Noguchi, M.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun 367 Pages: 852-858
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Interaction between Heme and Synthetic Peptides Containing Heme Regulatory Motifs of Rat Heme Oxygenase-2. (2008)
  • Author(s): Nakashima, S., Higashimoto, Y., Noguchi, M., and Sakamoto, H.
  • Journal Title: In : Aimoto, S. (Ed.): Peptide Sci-ence 2007. Protein Research Foundation, Osaka Pages: 249-250
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynein pulls microtubules without rotating its stalk (2008)
  • Author(s): Ueno, H., Yasunaga, T., Shigyoji, C, and Hirose, K.
  • Journal Title: Proc. Nat. Acad. Sci. USA 105 Pages: 19702-19707
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Partially functional outer arm dynein in a novel Chlamydomonas mutant expressing a truncated γ heavy chain. (2008)
  • Author(s): Liu, Z., Takazaki, H., Nakazawa, Y., Sakato, M., Yagi, T., Yasunaga, T., King, S.M., and Kamiya, R.
  • Journal Title: Eukaryotic Cell 7 Pages: 1136-1145
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural basis for tropomyosin overlap in thin(actin)filaments and the generation of a molecular swivel by troponin-T (2008)
  • Author(s): Murakami, K., Stewart, M., Nozawa, K., Tomii, K., Kudou, N., Igarashi, N., Shirakihara, Y., Wakatsuki, S., Yasunaga, T., and Wakabayashi, T.
  • Journal Title: Proc. Nat. Acad. Sci. USA 105 Pages: 7200-7205
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evaluation of a 2k CCD camera with an epitaxially-grown CsI scintillator for recording energy-filtered electron cryo-micrographs (2008)
  • Author(s): Yasunaga, T., Wakabayashi, T.
  • Journal Title: J. Electron Microsc 57 Pages: 101-112
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electrochemical reduction of ferrous α-verdoheme in complex with heme oxygenase-1 (2007)
  • Author(s): Sato, H., Higashimoto, Y., Sakamoto, H., Sugishima, M., Takahashi, K., Palmer, G., and Noguchi, M.
  • Journal Title: J. Inorg. Biochem 101 Pages: 1394-1399
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ヘム分解の自己分解メカニズム-ヘム分解酵素ヘムオキシゲナーゼの触媒機構 (2007)
  • Author(s): 坂本寛
  • Journal Title: 化学と工業, 日本化学会 60巻9号 Pages: 868-887
• [Journal Article] Alternative cyanide-binding modes to the haem iron in haem oxygenase (2007)
  • Author(s): Sugishima, M., Oda, K., Ogura, T., Sakamoto, H., Noguchi, M., and Fukuyama, K.
  • Journal Title: Acta. Crystallogr. Sect. F Struct. Biol. Cryst. Commun 63 Pages: 471-474
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] X-ray crystallographic and biochemical characterization of the inhibitory action of an imidazole-dioxolane compound on heme oxygenase (2007)
  • Author(s): Sugishima, M., Higashimoto, Y., Oishi, T., Takahashi, K., Sakamoto, H., Noguchi, M., and Fukuyama, K.
  • Journal Title: Biochemistry 46 Pages: 1860-1867
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural basis for calcium-regulated relaxation of striated muscles at interaction sites of troponin with actin and tropomyosin (2007)
  • Author(s): Murakami, K., Yumoto, F., Ohki, S. Y., Yasunaga, T., Tanokura, M., and Wakabayashi, T.
  • Journal Title: Adv. Exp. Med. Biol 592 Pages: 71-86
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An Actin Homolog of the Archaeon Thermoplasma acidophilum That Retains the Ancient Characteristics of Eukaryotic Actin (2007)
  • Author(s): Hara, F., Yamashiro, K., Nemoto, N., Ohta, Y., Yokobori, S., Yasunaga, T., Hisanaga, S., and Yamagishi, A.
  • Journal Title: J. Bacteriol 189 Pages: 2039-2045
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comparative analysis of the protein folding activities of two chaperonin subunits of Thermococcus strain KS-1 : the effects of beryllium fluoride (2007)
  • Author(s): Yoshida T., Iizuka R., Itami K., Yasunaga T., Sakuraba H., Ohshima T., Yohda M., and Maruyama T.
  • Journal Title: Extremophiles 11 Pages: 225-235
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Domains 16 and 17 of tropoelastin in elastic fibre formation (2007)
  • Author(s): Wachi, H., Sato, F., Nakazawa, J., Nonaka, R., Szabo, Z., Urban, Z., Yasunaga, T., Maeda, I., Okamoto, K., Starcher B. C., and Li, D. Y
  • Journal Title: Biochem. J. 402 Pages: 63-70
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A genetically encoded metallothionein tag enabling efficient protein detection by electron microscopy (2007)
  • Author(s): Nishino, Y., Yasunaga, T., and Miyazawa, A.
  • Journal Title: J. Electron Microsc 56 Pages: 93-101
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 電子顕微鏡画像解析ソフトウェア統合環境Eosの試み (2007)
  • Author(s): 安永卓生
  • Journal Title: 顕微鏡 42巻3号 Pages: 214-216
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The reactions of heme- and verdoheme-heme oxygenase-1 complexes with FMN-depleted NADPH-cytochrome P450 reductase-electrons required for verdoheme oxidation can be transferred through a pathway not involving FMN. (2006)
  • Author(s): Higashimoto, Y., Sato, H., Sakamoto, H., Takahashi, K., Palmer, G., and Noguchi, M.
  • Journal Title: J. Biol. Chem 281 Pages: 31659-31667
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Atomic model construction of protein complexes from electron micrographs and visualization of their 3D structure using VR system. (2006)
  • Author(s): Noda, K., Nakamura, M., Nishida, R., Yoneda, Y., Yamaguchi, Y., Tamura, Y., Nakuamura, H., and Yasunaga, T.
  • Journal Title: J. Plasma Physics 72 Pages: 1037-1040
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 知っておきたい分析・検出法(9)電子顕微鏡法-生命研究での新展開- (2006)
  • Author(s): 安永卓生
  • Journal Title: 現代化学 424巻
• [Presentation] 質量分析法によるヘムオキシゲナーゼとNADPH-シトクロムP450還元酵素・ビリベルジン還元酵素との相互作用解析 (2008)
  • Author(s): 東元祐一郎、杉島正一、佐藤秀明、下川千寿、原田沙織、坂本寛、野口正人
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会・第81回日本生化学会大会合同大会(BMB2008)
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2008-12-10
• [Presentation] ヘムオキシゲナーゼ-1を応用した新型バイオセンサーの開発 (2008)
  • Author(s): 古賀真也、東元祐一郎、野口正人、坂本寛
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会・第81回日本生化学会大会合同大会(BMB2008)
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2008-12-10
• [Presentation] CO配位型ベルドヘム-ヘムオキシゲナーゼ複合体のオキサポルフィリン環の還元 (2008)
  • Author(s): 佐藤秀明、東元祐一郎、坂本寛、杉島正一、下川千寿、原田沙織、野口正人
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会・第81回日本生化学会大会合同大会(BMB2008)
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2008-12-10
• [Presentation] Crystal structure of rat verdoheme-heme oxygenase-1 complex (2008)
  • Author(s): 杉島正一、佐藤秀明、東元祐一郎、坂本寛、下川千寿、原田沙織、福山恵一、野口正人
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会・第81回日本生化学会大会合同大会(BMB2008)
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2008-12-10
• [Presentation] ラットheme oxygenase-1のヘム結合の熱力学的特性にイオン強度が及ぼす影響 (2008)
  • Author(s): 岩崎浩之、大村昇、東元祐一郎、野口正人、小松英幸、坂本寛
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会・第81回日本生化学会大会合同大会(BMB2008)
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2008-12-10
• [Presentation] ラットヘムオキシゲナーゼ-2由来HRMペプチドのヘム相互作用解析 (2008)
  • Author(s): 中島正太、高尾研司朗、東元祐一郎、野口正人、坂本寛
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会・第81回日本生化学会大会合同大会(BMB2008)
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2008-12-10
• [Presentation] ラットヘムオキシゲナーゼ-2が持つヘム調節モチーフの機能解析 (2008)
  • Author(s): 中島正太、東元祐一郎、野口正人、坂本寛
  • Organizer: 第45回ペプチド討論会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-10-29
• [Presentation] Surface plasmon resonance and masss pectrometric analysis of proteinprotein interaction in heme degradation system (2008)
  • Author(s): 坂本寛、東元祐一郎、杉島正一、野口正人
  • Organizer: The 1st Japan-Korea joint symposium on bio-microsensing technology
  • Place of Presentation: 北九州
  • Year and Date: 2008-05-23
• [Presentation] 質量分析法によるヘムオキシゲナーゼとNADPH-シトクロムP450還元酵素・ビリベルジン還元酵素との相互作用解析 (2008)
  • Author(s): 東元祐一郎、杉島正一、佐藤秀明、野口正人、坂本寛
  • Organizer: 平成20年度日本生化学会九州支部例会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-05-18
• [Presentation] ラット由来ヘムオキシゲナーゼ-2が持つヘム調節モチーフの機能解析 (2008)
  • Author(s): 中島正太、東元祐一郎、野口正人、坂本寛
  • Organizer: 平成20年度日本生化学会九州支部例会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-05-18
• [Presentation] ラットHeme oxygenase-1のヘム結合の熱力学的特性に与えるイオン強度変化の影響 (2008)
  • Author(s): 岩崎浩之、大村昇、野口正人、東元祐一郎、小松英幸、坂本寛
  • Organizer: 平成20年度日本生化学会九州支部例会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-05-18
• [Presentation] ヒトHeme oxygenase-1遺伝子のSNPsによるアミノ酸置換が酵素機能に与える影響 (2008)
  • Author(s): 堤由佳、新村理、東元祐一郎、野口正人、坂本寛
  • Organizer: 平成20年度日本生化学会九州支部例会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-05-18
• [Presentation] 蛍光ラベル化したHeme oxygenase-1を利用したヘムセンサーの開発 (2008)
  • Author(s): 鈴居詠之郎、古賀真也、東元祐一郎、野口正人、坂本寛
  • Organizer: 平成20年度日本生化学会九州支部例会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2008-05-18
• [Presentation] ヘムオキシゲナーゼのヘム結合能の解析とヘムセンサーへの応用 (2008)
  • Author(s): 坂本寛
  • Organizer: 第10回生命化学研究会シンポジウム
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 2008-01-08
• [Presentation] クライオ電子顕微鏡法によるヘムオキシゲナーゼ-1・シトクロムP450還元酵素複合体の結合様式の解明 (2007)
  • Author(s): 中尾亮太、堤由佳、東元祐一郎、野口正人、坂本寛、安永卓生
  • Organizer: 第45回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-21
• [Presentation] ヒトheme oxygenase-1のヘム分解活性および立体構造に対するアミノ酸置換を伴うSNPsの影響 (2007)
  • Author(s): 堤由佳、岩竹麻理子、新村理、東元祐一郎、野口正人、坂本寛
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会・第80回日本生化学会大会合同大会(BMB2007)
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-12
• [Presentation] ラットヘムオキシゲナーゼ-1によるヘム結合のカロリメトリー解析 (2007)
  • Author(s): 大村昇、田中知子、小松秀幸、東元祐一郎、野口正人、坂本寛
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会・第80回日本生化学会大会合同大会(BMB2007)
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-12
• [Presentation] ラットヘムオキシゲナーゼ-2のヘム調節モチーフ含有ペプチドのヘムとの相互作用 (2007)
  • Author(s): 中島正太、東元祐一郎、野口正人、坂本寛
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会・第80回日本生化学会大会合同大会(BMB2007)
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-12
• [Presentation] Electrochemical reduction of ferrous α-verdoheme-rat heme oxygenase-1 complex (2007)
  • Author(s): 佐藤秀明、東元祐一郎、坂本寛、野口正人
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会・第80回日本生化学会大会合同大会(BMB2007)
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2007-12-12
• [Presentation] ラットヘムオキシゲナーゼ-2のヘム調節モチーフ含有合成ペプチドのヘムとの相互作用 (2007)
  • Author(s): 中島正太、東元祐一郎、野口正人、坂本寛
  • Organizer: 第44回ペプチド討論会
  • Place of Presentation: 富山市
  • Year and Date: 2007-11-08
• [Presentation] ヘム分解酵素ヘムオキシゲナーゼの構造・反応・相互作用 (2007)
  • Author(s): 坂本寛
  • Organizer: 第31回蛋白質と酵素の構造と機能に関する九州シンポジウム
  • Place of Presentation: 湯布院
  • Year and Date: 2007-09-22
• [Presentation] FMN欠失NADPH-シトクロムP450還元酵素を用いたヘムオキシゲナーゼ反応における電子授受機構の検討 (2007)
  • Author(s): 東元祐一郎、佐藤秀明、杉島正一、坂本寛、野口正人
  • Organizer: 第7回日本蛋白質科学会年会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2007-05-24
• [Presentation] ラットヘムオキシゲナーゼ-2のヘム調節モチーフの合成とヘムとの相互作用 (2007)
  • Author(s): 中島正太、東元祐一郎、野口正人、坂本寛
  • Organizer: 平成19年度日本生化学会九州支部例会
  • Place of Presentation: 宮崎
  • Year and Date: 2007-05-19
• [Presentation] ベルドヘム-ヘムオキシゲナーゼ複合体の電気化学的還元 (2007)
  • Author(s): 佐藤秀明、東元祐一郎、坂本寛、野口正人
  • Organizer: 平成19年度日本生化学会九州支部例会
  • Place of Presentation: 宮崎
  • Year and Date: 2007-05-19
• [Presentation] イミダゾール-ジオキソレン化合物によるヘムオキシゲナーゼの阻害機構 (2007)
  • Author(s): 杉島正一、東元祐一郎、大石徹、高橋秀典、坂本寛、野口正人、福山恵一
  • Organizer: 平成19年度日本生化学会九州支部例会
  • Place of Presentation: 宮崎
  • Year and Date: 2007-05-19
• [Presentation] クライオ電子顕微鏡法によるヘムオキシゲナーゼ-1・シトクロムP450還元酵素複合体の結合様式の解明 (2007)
  • Author(s): 中尾亮太、堤由佳、東元祐一郎、野口正人、安永卓生、坂本寛
  • Organizer: 平成19年度日本生化学会九州支部例会
  • Place of Presentation: 宮崎
  • Year and Date: 2007-05-19
• [Book] 酵素ハンドブック第3版 (2008)
  • Author(s): 坂本寛
  • Total Pages: 996,877-880, 883-885
  • Publisher: 朝倉書店(分担執筆)
• [Book] 実験化学講座 (2006)
  • Author(s): 安永卓生
  • Publisher: 電子顕微鏡の節(共著)(丸善(株))
• [Remarks]
  • URL: http://www.bio.kyutech.ac.jp/~sakakan/index.html