2013 Fiscal Year Annual Research Report
ビリン色素を合成する酵素および利用して光適応を制御する蛋白質の分子機構の解明
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23370052
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
福山 恵一 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任教授 (80032283)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
海野 昌喜 茨城大学, 理工学研究科, 教授 (10359549)
和田 啓 宮崎大学, テニュアトラック推進機構, 助教 (80379304)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | X線結晶解析 / 中性子結晶解析 / ビリン還元酵素 / シアノバクテリオクロム / シトクロムP450還元酵素 / ヘムオキシゲナーゼ |
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| Research Abstract |
フェレドキシン依存性ビリン還元酵素の主要なメンバーであるPcyAは、ビリベルジンの２カ所（D環とA環）を順序よく還元する。このメカニズムを明らかにするため、PcyAとビリベルジンの複合体の巨大結晶を調製し、この結晶構造を中性子線で解析をした。中性子解析の結果、X線解析では捉え難い水素原子の位置や、アミノ酸残基（アスパラギンとグルタミン）の側鎖の配向（窒素原子と酸素原子を区別すること）を決定することができた。また、中性子解析は室温で行っており、室温と100Kによる構造の違い（活性残基などの重要なアミノ酸残基の側鎖の配向など）も判明し、X線解析とは違った情報が得られた。これにより、PcyAの還元反応のメカニズム解明に多大な進歩をもたらした。
シアノバクテリアは光合成の集光装置としてフィコビリソームを持ち、光を最大限に活用するため補色適応と呼ばれてる機構が備わっている。この機構を制御するスイッチタンパク質、シアノバクテリオクロム、は二つの異なる波長を認識し、フィコビリソーム構成遺伝子を誘導する。このタンパク質全長の結晶化に成功し、回折データを収集した。
一方、ヘム分解酵素ヘムオキシゲナーゼ（HO）とHOに電子を渡す酵素NADPH-シトクロムP450還元酵素（CPR）の複合体を調製した。CPRはopen型とclose型をとをとるが、open型のCPRとHOの複合体の結晶化に成功し、この構造をX線結晶解析により明らかにした。これにより、各酵素に含まれる補酵素の位置関係が明らかになり、電子伝達経路などメカニズムを明らかにすることができた。これにより、各種薬剤の開発に貢献した。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25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 |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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