2012 Fiscal Year Annual Research Report
呼吸酵素における、酸素還元と一酸化窒素還元の機能変換と分子進化
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21245041
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
城 宜嗣 独立行政法人理化学研究所, 城生体金属科学研究室, 主任研究員 (70183051)
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| Project Period (FY) |
2009-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | 一酸化窒素還元酵素 / 亜酸化窒素 / 脱窒 / 呼吸酵素 / チトクロム酸化酵素 / X線結晶構造解析 / 温室効果ガス / オゾン層破壊 |
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| Research Abstract |
当初の目的通りに明らかにした脱窒菌の一酸化窒素還元酵素の結晶構造を基に、その酵素反応の分子機構を議論できた。平成24年度は、当初の酸化休止型に加えて、還元型、還元シアン結合型、還元一酸化炭素結合型さらに酸化アルドキシム結合型の構造も解析できた。既に、他のグループが我々の提案した機構に対して、支持や反論を展開始めているので、これらの成果は、我々の酵素反応機構を検証するうえで大いに役立った。また、構造を基盤にした分子動力学シミュレーションにより、呼吸酵素におけるプロトンポンプ機構の分子進化に関する議論を深める事ができた。好気呼吸のチトクロム酸化酵素との構造比較から、２つの疎水性のアミノ酸残基が親水性の残基に変異すると、水チャネルが形成し、細胞内から酵素の活性中心までのプロトン輸送経路が形成できる事を示唆した。大腸菌をホストとする組換え酵素の作成が可能となったので、今後は酵素反応機構とともに、プロトン輸送経路に関する議論を検証していきたい。４年間の研究で、酵素分子内あるいは細胞内での一酸化窒素の伝搬に関しては、新たな問題点として明らかになった。一酸化窒素のモデルとしてキセノンを結合させた酵素の構造と、一酸化窒素産生酵素（亜硝酸還元酵素）と一酸化窒素還元酵素の超分子複合体の構造解析も試み、その構造を得る事にも成功した。２つの酵素が超分子複合体を形成し、細胞毒性の高い一酸化窒素を細胞内に拡散させない機構が存在する事が示唆できた。今後、学会、論文等でその成果は報告する。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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