2021 Fiscal Year Annual Research Report
Discovery of specific redox systems for bacterial cytochrome P450s
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18K04846
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
平川 秀彦 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (90451799)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | シトクロムP450 / 電子伝達システム / スクリーニング / 自己集合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シトクロムP450（P450）は、基質のC-H結合を切断し、炭素原子を活性化させることにより、水酸化、脱アルキル化、C-Cカップリングなどの様々な反応を触媒するユニークな酵素である。C-H結合の切断には大きなエネルギーを必要とし、そのエネルギーは電子の形で、電子伝達タンパク質を介して供給される。電子伝達タンパク質－P450間において、電子は一電子ずつしか移動できないため、P450と電子伝達タンパク質は適切な部位及び配向で結合した上で、電子の供給後は解離する必要がある。その結果、電子伝達タンパク質－P450間の相互作用は特異的であるものの弱く、P450のパートナーとなる電子伝達タンパク質を特定するためには、既往の方法を利用することができない。
本研究では、ヘテロ三量体タンパク質を用いて、P450、電子伝達タンパク質、その還元酵素を選択的に集合させることにより、P450に特異的に結合する電子伝達タンパク質を特定する手法を開発することを目指した。選択的な集合により、見かけ上のタンパク質間相互作用が強まり、P450－電子伝達タンパク質間相互作用は還元酵素－電子伝達タンパク質間相互作用と明確に競合するようになる。前年度までに、パートナーとなることが分かっている電子伝達タンパク質に変異導入し、P450との相互作用の強さを変えて競合の度合いを評価し、相互作用の強さと競合の度合いとの間には正の相関があることを明らかにした。この結果を受けて、細菌が有するP450、電子伝達タンパク質、還元酵素について、様々な組合せで競合の度合いを調べたところ、競合現象を指標として、パートナーとなる電子伝達タンパク質を特定できることを明らかにした。本手法は、変換反応を評価せずに電子伝達タンパク質パートナーを特定できる簡便かつ汎用的な方法であると言える。
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