2020 Fiscal Year Annual Research Report
Characterization of a metalloenzyme producing oxygen molecule from nitric oxide
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19K22208
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
當舎 武彦 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学研究センター, 専任研究員 (00548993)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | 一酸化窒素 / 不均化 / 金属酵素 / ヘム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
一酸化窒素（NO）を不均化し窒素分子と酸素分子を生成する反応を触媒すると提案されているNO不均化酵素（NOD）を単離し、その酵素的特性を明らかにすることを目的としている。NOから酸素分子を発生するという反応は、これまでに例のない生体反応であり、その反応機構の理解は、生命化学分野だけでなく錯体化学・触媒化学分野のブレークスルーとなることが期待される。
NODは、メタンを嫌気的に酸化することが可能な細菌がもつと提案されており、本課題では、Candidatus Methylomirabilis oxyfera由来NODのアイソフォーム1と2について、遺伝子合成を行い、NODタンパク質の大腸菌を用いた発現、精製を試みた。いずれのNODについても各種クロマトグラフィーにより高純度で精製ができ、アミノ酸配列から推察されたとおり、ヘムを含むことを示す可視領域の吸収がみられた。
精製されたNODの酵素機能をNO電極を用いて検討したところ、提案されているNO不均化活性を、ほとんど検出することができなかった。また、NODは、NOの還元を触媒するNO還元酵素（NOR）と高いアミノ酸配列の相同性を示すので、NO還元活性についても同様に検討したが、全く活性がみられなかった。
NODと相同性の高いキノール依存型NOR（qNOR）について、qNORのアミノ酸をNOD型に変換した変異体qNORを調製した。しかし、NOD同様、変異体qNORもNO不均化活性を示さなかった。また、本変異体は、qNORがもともと有するNO還元活性が大きく低下することがわかった。
以上の結果は、組み換え体として調製したNODが天然の構造とは異なっており、酵素活性を示さなかった可能性や、もともとNO不均化活性が低く、本課題で検討した条件では、活性が検出できなかった可能性を示唆している。
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