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2006 Fiscal Year Annual Research Report

セレウス菌スフィンゴミエリナーゼの結晶解析にもとづく酵素活性分析

Research Project

Project/Area Number 18590441
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Research InstitutionTokushima Bunri University

Principal Investigator

櫻井 純  徳島文理大学, 薬学部, 教授 (80029800)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小林 敬子  徳島文理大学, 助手 (90170315)
小田 真隆  徳島文理大学, 助手 (00412403)
Keywordsセレウス菌 / スフィンゴミエリナーゼ / スフィンゴミエリン / 二価金属イオン / 結晶解析 / 溶血活性 / クレフト / アミノ酸置換
Research Abstract

セレクス菌由来スフィンゴミエリナーゼ(SMase)は、スフィンゴミエリン(SM)をホスホリルコリンとセラミドに加水分解するCO^<2+>,Mg^<2+>などの2価の金属イオンを要求する酵素で、溶血活性を示す。まず、Co^<2+>、Mg^<2+>、そして、Ca^<2+>存在における酵素活性を比較すると、酵素活性は、Mg^<2+>>Co^<2+>>Ca^<2+>の順であった。カイネティク分析によると、二価金属イオンによる活性の相違は、基質との親和性によるのでなく反応速度に依存する事が判明した。次に、SMaseを大量精製後、酵素とCo^<2+>、Mg^<2+>、そして、Ca^<2+>とを共結晶化し、その三次元構造を約1.9オングストローム分解能で解析した。その結果、唯一のクレフトの中心部、活性中心と推察される領域は、同じファミリーに属するデオキシリボヌクレアーゼI(DNaseI)触媒領域と類似しているが、SMaseにはDNaseIと異なり、アーム状に飛び出した領域が存在した。活性部位と推察されるクレフトの中心部には、Co^<2+>の場合、2個の金屑イオンが保持されたが、Mg^<2+>とCa^<2+>場合のみが1個保持されていた。一方、1個のCo^<2+>及びMg^<2+>は、水分子とアミノ酸残基との結合様式は、全く同じで、金属イオンが占める空間も同じあるが、Ca^<2+>は、大きく異なっていた。これらの金属イオンに結合していると推察さるGlu-53及びAsp-295を置換すると、金属イオンも、酵素活性も消失した。クレフトの端に、いずれの金属イオンの場合も、1個同じ位置に、同じように結合していた。その役割は,不明である。アーム状に飛び出した領域のアミノ酸残基を置換すると、基質、さらに、膜に結合能を失うことが判明した。以上から、酵素の触媒部位と結合部位が明らかとなった。

  • Research Products

    (5 results)

All 2006

All Journal Article (5 results)

  • [Journal Article] Oligomerization of Clostridium perfringens ε-toxin isdependent upon membrane fluidity in liposomes2006

    • Author(s)
      M.Nagahama, H.Hara, M.F-Miyakawa, Y.Itohayashi, J.Sakurai
    • Journal Title

      Biochemistry 45

      Pages: 296-302

  • [Journal Article] Signal transductio mechanism involved in Clostridium perfringens alpha-toxin-indued superoxide anion generation in rabbit neutrophilus2006

    • Author(s)
      M.Oda, S.Ikari, T.Matsuno, Y.Morimune, M.Nagahama, J.Sakurai
    • Journal Title

      Infection and Immunity 74

      Pages: 2876-2886

  • [Journal Article] Structural basis of the sphingomyelin phosphodiesterase activity in Neutral sphingomyelinase from Bacillus cereus2006

    • Author(s)
      H.Ago, M.Oda, M.Takahashi, H.Tshge, S Ochi, N.Katunuma, N.Miyano, J.Sakurai
    • Journal Title

      The Journal of Biological Chemistry 281

      Pages: 16157-16167

  • [Journal Article] ウエルシュ菌主要毒素の構造と機能及び活性発現機構に関する研究2006

    • Author(s)
      櫻井 純
    • Journal Title

      日本細菌学雑誌 61

      Pages: 367-379

  • [Journal Article] Clostridium perfringens beta-toxin; characterization and action2006

    • Author(s)
      J.Sakurai, M.Nagahama
    • Journal Title

      J.Toxicol.Toxin Rev. 25

      Pages: 89-108

URL: 

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

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