2014 Fiscal Year Research-status Report
生体触媒におけるメタン水酸化反応制御に寄与する触媒部位への電子伝達経路の解明
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25630363
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
宮地 輝光 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (40452023)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | メタン水酸化反応 / 生体触媒 / 電子伝達 / 活性酸素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はメタンからメタノールへの酸化反応に活性な銅含有メタン酸化酵素位における高酸化活性種生成の制御機構を明らかにするため、電子供与体ハイドロキノンから酵素分子内に複数存在する銅イオン結合部位から特定することで、酵素活性点である銅イオンへの電子伝達経路を明らかにすることを目的とした。
平成２５年度に単核銅結合部位が細胞内の電子伝達系から活性点への電子伝達を仲介することを明らかにした。平成２６年度は、電子スピン共鳴測定により，銅含有メタン酸化酵素に結合する銅イオンの酸化還元挙動を明らかにした。一方、銅含有メタン酸化酵素とその類縁タンパク質でメタン酸化反応に活性を示すアンモニア酸化酵素のアミノ酸配列を比較し、活性中心のアミノ酸側鎖の違いを明らかにした。さらに、アルカン酸化反応におけるアルコール位置・立体異性体への選択性を明らかにし、活性点へのアルカン配向性を推定することで、メタン酸化酵素とアルカン酸化酵素のアルカン配向性の違いを明らかにした。これら結果から、二核銅結合部位が銅含有メタン酸化酵素の触媒部位であることを明らかにした。すなわち、細胞膜内の電子伝達系から単核銅を経由し、二核銅へと電子が供与されていることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成２５年度～平成２６年度にかけて、目的としていた細胞膜内電子伝達物質から銅含有メタン酸化酵素活性点への電子伝達系を明らかにすることができたことから、現段階までおおむね順調に研究が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
タンパク質工学的手法によって銅含有メタン酸化酵素の銅結合部位を欠損させ、銅含有メタン酸化酵素の銅イオンの役割をより明確にする。そのため，遺伝子組換えによる銅含有メタン酸化酵素の調製方法を検討する。また，これまでに得られた研究結果を学術論文として発表する。
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| Causes of Carryover |
平成２６年度に、タンパク質分子への銅イオン配位状態を明らかにすることを目的に、酵素の電子スピン共鳴測定を行った。その結果、酵素へのアミノ酸側鎖置換を行うことで、銅イオンの配位状態を明らかにできることがわかった。この実験を遂行するために研究期間の延長が必要となり、同時に未使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記理由により必要となった酵素へのアミノ酸側鎖置換を平成２７年度に行うこととし、この実験に必要となる試薬・器具の購入に未使用額を充てることとする。
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