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2013 Fiscal Year Research-status Report

ヘムオキシゲナ-ゼ(HO)反応における電子の授受およびHO内部の電子伝達機構

Research Project

Project/Area Number 24590366
Research InstitutionKurume University

Principal Investigator

野口 正人  久留米大学, 医学部, 教授 (10124611)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 佐藤 秀明  久留米大学, 医学部, 准教授 (60271996)
杉島 正一  久留米大学, 医学部, 准教授 (30379292)
東元 祐一郎  久留米大学, 医学部, 准教授 (40352124)
原田 二朗  久留米大学, 医学部, 講師 (10373094)
Keywordsヘムオキシゲナ-ゼ / 生理的ヘム分解 / シトクロムp450還元酵素 / タンパク質間の電子伝達 / ビリベルジン / ビリルビン
Research Abstract

ヘムオキシゲナーゼ(HO)は,本来ヘム蛋白質ではないが,NADPH-シトクロムP450 還元酵素(CPR)からの電子を利用して, 基質であるヘムが自触的に酸素分子を活性化し,3段階の酸素添加反応によってヘムを開環し,ビリベルジン・鉄・CO を生成する。本研究では,HO 反応において最後の未解決問題であるCPR からHO への電子の受け渡し機構およびその電子が基質であるヘムに到達するHO 内部の径路を明らかにすることを目的とする。これまでに我々は、表面プラズモン共鳴法を用いた結合実験とコンピュ‐タ‐モデリングから,CPR/HO-1 複合体の推定構造を得た。この構造およびHO 活性測定実験から, K149,K153 およびR185 がCPR との相互作用に重要であると結論した。しかしながら最近CPR にはドメイン単位での構造的揺らぎがあることが知られた。我々は, 最も開いた状態のヒンジ短縮型CPR(△TGEE) が, ヘム-HO 結合体と強固な複合体を形成することを知った。更にCPR(△TGEE)とヘム-HO 複合体の結晶化に成功し、その複合体の構造を明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

CPRにはP450はじめ複数の生理的なredox partner蛋白が知られているが、これまでCPRとredox partner蛋白との複合体の構造は、知られていなかった。今回のHO/CPR複合体の構造決定が初めての報告である。

Strategy for Future Research Activity

一連のヒンジ短縮型CPR-ヘム-HO の結晶構造に基づき, single turnover 実験によりヘム-HO 結合体に触媒量のCPR(wCPR あるいは一連の ヒンジ短縮型CPR)を加えヘム分解の中間過程を分光学的に追跡して, ヘムからビリベルジンに至る間の中間反応速度および全反応速度を詳細に検討する。用いるヒンジ短縮型CPR によっては, おそらくベルドヘム段階で反応が停止する可能性があるので, そのような場合にはベルドヘム-HO 結合体を用いて反応過程を追跡する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

経費節減ができたため。
消耗品(試薬)および学会参加費に当てる。

  • Research Products

    (14 results)

All 2014 2013

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (10 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Structural basis for the electron transfer from an open form of NADPH-cytochrome P450 oxidoreductase to heme oxygenase2014

    • Author(s)
      Masakazu Sugishima, Hideaki Sato, Yuichiro Higashimoto, Jiro Harada, Kei Wada, Keiichi Fukuyama, Masato Noguchi
    • Journal Title

      Pro. Nat'l. Acad. Sci.

      Volume: 111 Pages: 2524-2529

    • DOI

      www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1322034111

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Development of a heme sensor using fluorescently labeled heme oxygenase-1.2013

    • Author(s)
      Shinya Koga, Shun Yoshihara, Hiroki Bando, Kazuki Yamasaki, Yuichiro Higashimoto, Masato Noguchi, Shinji Sueda, Hideaki Komatsu, Hiroshi Sakamoto
    • Journal Title

      Anal. Biochem.

      Volume: 433 Pages: 2-9

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Specific gene bciD for C7-methyl oxidation in bacteriochlorophyll biosynthesis of brown-colored green sulfur bacteria.2013

    • Author(s)
      Jiro Harada, Tadashi Mizoguchi, Souichirou Satoh, Yusuke Tsukatani, Makiko Yokono, Masato Noguchi, Ayumi Tanaka, Hitoshi Tamiaki
    • Journal Title

      PLOS ONE.

      Volume: 8 Pages: e60026

    • DOI

      DOI:10.1371/journal.pone.0060026, 2013.

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ヘムオキシゲナーゼの基質ポケットから離れた分子表面のLeu77は、ビリベルジンとの親和性に関与する2014

    • Author(s)
      原田二朗,佐藤秀明,杉島正一,原田英里砂,東元祐一郎,菅瀬謙治,野口正人
    • Organizer
      日本化学会第94春季年会
    • Place of Presentation
      名古屋市, 名古屋大学
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] Surface Plasmon Resonance Analysis of Interaction of Heme Oxygenase-2 and NADPH-Cytochrome P450 Reductase2013

    • Author(s)
      和田翔太、福島祐也、東元祐一郎、野口正人、末田慎二、小松英幸、坂本 寛
    • Organizer
      第50回ペプチド討論会
    • Place of Presentation
      吹田市, ホテル阪急エキスポパーク
    • Year and Date
      20131106-20131108
  • [Presentation] NADPH-シトクロムP450還元酵素-ヘム-ヘムオキシゲナーゼ複合体の結晶構造解析に向けて2013

    • Author(s)
      杉島正一,東元祐一郎,佐藤秀明,原田二朗,野口正人
    • Organizer
      平成25年度日本結晶学会年会
    • Place of Presentation
      熊本市, 熊本大学
    • Year and Date
      20131012-20131013
  • [Presentation] Hinge 欠損型 NADPH-シトクロムP450還元酵素とヘムオキシゲナーゼ間の相互作用2013

    • Author(s)
      杉島正一,東元祐一郎,佐藤秀明,原田二朗,下川千寿,城田沙織,野口正人
    • Organizer
      第86回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      横浜市, パシフィコ横浜
    • Year and Date
      20130911-20130913
  • [Presentation] Ala置換変異によってヘムオキシゲナーゼ活性が上昇するLeu77の機能解析2013

    • Author(s)
      原田二朗,佐藤秀明,原田英里砂,東元祐一郎,杉島正一,菅瀬謙治,野口正人
    • Organizer
      第86回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      横浜市, パシフィコ横浜
    • Year and Date
      20130911-20130913
  • [Presentation] Bacteriochlorophyll e biosynthetic pathway of the brown-colored green sulfur bacterium Chlorobaculum limnaeum2013

    • Author(s)
      J. Harada, T. Mizoguchi, S. Satoh, Y. Tsukatani, M. Yokono, M. Noguchi, A. Tanaka, and H. Tamiaki
    • Organizer
      The 16th International congress on photosynthesis research
    • Place of Presentation
      St. Louis, Hyatt Regency at The Arch, U.S.A.
    • Year and Date
      20130811-20130816
  • [Presentation] Chlorosomes containing bacteriochlorophyll c, e, or f in the brown-colored green sulfur bacterium Chlorobaculum limnaeum2013

    • Author(s)
      J. Harada, T. Mizoguchi, Y. Tsukatani, M. Noguchi, and H. Tamiaki
    • Organizer
      Light-Harvesting Satellite Meeting 2013
    • Place of Presentation
      St. Louis, Washington Univ., U.S.A.
    • Year and Date
      20130808-20130811
  • [Presentation] 同一生体から精製したバクテリオクロロフィルc、eおよびfをそれぞれもつクロロソームの比較2013

    • Author(s)
      原田二朗,溝口 正,柴田 穣,塚谷祐介,野口正人,民秋 均
    • Organizer
      第21回光合成セミナー
    • Place of Presentation
      名古屋市, 名古屋工業大学
    • Year and Date
      20130706-20130707
  • [Presentation] COおよびO2結合型ヘム-ヘムオキシゲナーゼ複合体の光解離後の構造変化2013

    • Author(s)
      杉島正一,Keith Moffat,野口正人
    • Organizer
      第40回生体分子科学討論会
    • Place of Presentation
      吹田市, 大阪大学
    • Year and Date
      20130607-20130608
  • [Presentation] 色素合成酵素遺伝子bciDはバクテリオクロロフィルeのC7位のホルミル化に関与する2013

    • Author(s)
      原田二朗,溝口 正,佐藤壮一郎,塚谷祐介,横野牧生,野口正人,田中 歩,民秋 均
    • Organizer
      第4回光合成研究会年会
    • Place of Presentation
      名古屋市, 名古屋大学
    • Year and Date
      20130531-20130601
  • [Book] シンプル生化学2014

    • Author(s)
      野口正人、五十嵐和彦ら
    • Total Pages
      413
    • Publisher
      南江堂

URL: 

Published: 2015-05-28  

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