2020 Fiscal Year Annual Research Report
Structural and functional analyses of the respiratory terminal enzymes for elucidation of the proton pump mechanism
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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：阻害剤のアジ化物結合構造を1.85Å分解能で決定し、論文発表した。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分解能で決定するとともに、単量体構造が活性型であることを明らかにし、論文発表した。F型応中間体の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、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論文発表した。カルシウムイオンが結合した酵素の酸化型と還元型の構造を、それぞれ1.7Å分解能で決定した。O型応中間体構造、シトクロムc結合型構造、およびATP、ADP、AMP-PNP処理を行った結晶構造の解析を進めた。
一酸化窒素還元酵素の解析：酵素による電子供与体（シトクロムc、ならびにアズリン）の酸化反応の速度論的解析から、反応速度に対するイオン強度およびシトクロムcの酵素結合部位の変異の効果を明らかにした。酵素による電子供与体（ユビキノール、ならびにメナジオール）の酸化反応の速度論的解析から、キノールアナログ分子による阻害様式、および酵素のキノール結合部位の変異の効果を明らかにした。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、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、論文発表した。低温電子顕微鏡解析による電子供与阻害剤結合型構造の解析を進めた。
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