2019 Fiscal Year Research-status Report
プロトンポンプ機構解明に向けた呼吸鎖末端酵素の構造機能解析
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18K06162
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
村本 和優 兵庫県立大学, 生命理学研究科, 准教授 (50305679)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 生体エネルギー / 生物物理 / 呼吸鎖 / 膜蛋白質 / 酵素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電子伝達（酸化還元反応）と共役したプロトンポンプのエネルギー変換機構に必須な構造要因を解明することを目的として、電子伝達系末端酵素ファミリーに属する、ミトコンドリアのプロトンポンプ性酸素還元酵素（シトクロム酸化酵素）と細菌の非プロトンポンプ性一酸化窒素還元酵素の構造機能解析を進めた。
シトクロム酸化酵素の解析：単量体酵素の酸化型と還元型の構造を、それぞれ1.85Å分解能と1.95Å分解能で決定し、単量体構造が活性型であることを明らかにした。本成果を論文発表した。酵素反応中間体であるF型の1.8Å分解能での構造解析から、酸素還元反応機構の一端を明らかにした。本成果を論文発表した。1.3Å分解能での構造解析から、カルジオリピンを含む脂質構造および界面活性剤構造を決定するとともに、本酵素の2量体化機構に関する知見を得た。酵素反応中間体であるO型の構造解析によって、酸素還元反応機構の解明を進めた。シトクロムc結合型構造の解析を進めた。ATP、ADP、AMP-PNP処理を行った結晶の構造解析を進めた。
一酸化窒素還元酵素の解析：野生型酵素の3.15Å分解能でのX結晶解析により、阻害剤（亜鉛）が結合した単量体構造を決定した。BRIL変異体の3.06Å分解能での低温電子顕微鏡解析により、活性型の2量体構造を決定した。本成果を論文発表した。電子伝達阻害剤（HQNO）処理した野生型および2種類の変異体（V499A変異体およびBRIL変異体）の結晶解析を進めた。HQNOに加えて亜鉛を含む条件では、最高3.8Å分解能の回折斑点が観測された。亜鉛を含まない条件では最高4.0Å分解能の回折斑点が観測された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
シトクロム酸化酵素の構造解析（活性型単量体構造、F型中間体構造）の成果が論文発表された。シトクロム酸化酵素の構造解析（脂質および界面活性剤構造、O型中間体構造）が進捗した。一酸化窒素還元酵素の構造解析（亜鉛結合型単量体構造および活性型2量体構造）の成果が論文発表された。
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| Strategy for Future Research Activity |
シトクロム酸化酵素の構造解析（脂質および界面活性剤構造、シトクロムc結合型構造、O型反応中間体構造等）を引き続き進める。一酸化窒素還元酵素の結晶構造解析および電子顕微鏡解析を引き続き進める。
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[Journal Article] Monomeric structure of an active form of bovine cytochrome c oxidase2019
Author(s)
Shinzawa-Itoh Kyoko、Sugimura Takashi、Misaki Tomonori、Tadehara Yoshiki、Yamamoto Shogo、Hanada Makoto、Yano Naomine、Nakagawa Tetsuya、Uene Shigefumi、Yamada Takara、Aoyama Hiroshi、Yamashita Eiki、Tsukihara Tomitake、Yoshikawa Shinya、Muramoto Kazumasa
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Journal Title
Proceedings of the National Academy of Sciences
Volume: 116
Pages: 19945～19951
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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