2014 Fiscal Year Annual Research Report
ヘム・銅酸素還元酵素のエネルギー変換機構解明のための構造・機能解析
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22370060
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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) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 生物物理 / ナノバイオ / 蛋白質 / 酵素 / 呼吸鎖 / 生体エネルギー変換 / X線結晶構造解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
呼吸鎖電子伝達系のヘム・銅酸素還元酵素はO2還元反応とプロトンポンプのエネルギー変換を効率的に実現する。ヘム・銅酸素還元酵素は原核生物から高等生物まで普遍的に存在し、スーパーファミリーを形成する。スーパーファミリーは数タイプのサブファミリーに 分類され、aa3とcbb3タイプではプロトン輸送経路とエネルギー変換効率が異なり、O2分圧の異なる環境に適応して機能する。
効率の高いエネルギー変換機構を解明することを目的として、aa3タイプのX線構造解析を行った。O2アナログ（CN-, N3-）が結合した酸化状態の構造を詳細に解析した結果、O2アナログの結合に伴いO2還元部位付近において形成される水分子の水素結合状態が変化することが明らかになった。反応中間体の構造解析の結果、O2還元反応生成物のヘムと銅への結合構造、およびプロトン輸送経路の水分子の水素結合構造が明らかになった。
エネルギー変換効率を決定する構造化学的要因を解明することを目的として、aa3タイプの構造と機能をcbb3タイプおよびNO還元酵素と比較解析する。cbb3タ イプの精製標品を用いて酸素消費活性（電子伝達活性）を詳細に測定した結果、電子伝達効率のpH特性がメディエーター（電子伝達の媒介体）分子濃度に依存することが分かった。NO還元酵素と電子供与体タンパク質を精製し、電子供与体酸化活性（電子伝達活性）の測定および共結晶化を行った。その結果、好気条件下において活性が確認され、NO還元酵素とアズリンの混合液中で微結晶が観察された。
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| Research Progress Status |
26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 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Determination of damage-free crystal structure of an X-ray sensitive protein using an XFEL2014
Author(s)
Hirata K, Shinzawa-Itoh K, Yano N, Takemura S, Kato K, Hatanaka M, Muramoto K, Kawahara T, Tsukihara T, Yamashita E, Tono K, Ueno G, Hikima T, Murakami H, Inubushi Y, Yabashi M, Ishikawa T, Yamamoto M, Ogura T, Sugimoto H, Shen J-R, Yoshikawa S, Ago H
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Journal Title
Nature Methods
Volume: 11
Pages: 734-736
DOI
Peer Reviewed
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