2015 Fiscal Year Annual Research Report
ヘムオキシゲナーゼと弱い相互作用を示す複合体の立体構造解析
| Project/Area Number |
25840026
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| Research Institution | Kurume University |
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Principal Investigator |
杉島 正一 久留米大学, 医学部, 准教授 (30379292)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | X線結晶構造解析 / 電子移動 / 酸化還元複合体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
[背景]ヘムオキシゲナーゼ（HO）は分子状酸素とNADPH-シトクロムP450還元酵素（CPR）からの還元力を利用し、3 段階の酸素添加反応によってヘムを部位特異的に開裂し、ビリベルジン、鉄、一酸化炭素に分解する酵素である。これらの生成物は体内の鉄の恒常性維持、抗酸化作用、種々のシグナル伝達に関わり、HOは生理的に重要な酵素と言える。
これまでに、HOの反応機構を解明するために、種々の構造生物学的研究（様々な反応中間状態のX線結晶構造解析や分光学的解析、量子化学計算による解析など）が行われてきた。しかし、CPRからHOへどのように還元力が受け渡されるのかについては、CPR-HO複合体の立体構造が不明であったこともあり、なかなか理解が進んでいなかった。
本研究では構造生物学を基盤としたHOの機能研究をさらに進めるべく、HOとCPRとの相互作用に着目して研究を進めた。CPRはHO以外にシトクロムP450やシトクロムb5と相互作用し、電子を受け渡す。したがって、本研究の成果はCPRから他のタンパク質への電子移動機構の解明についても波及することが期待される。
[研究結果]研究期間の前半において、HOとの相互作用を安定化させた変異CPR（ΔTGEE）を用いて、CPR-ヘム-HO複合体の結晶構造解析に成功し、CPRのダイナミックな構造変化を伴うHOへの電子移動機構を提唱することができた。研究期間の後半においては、ΔTGEEや別の変異CPRを用いたヘム-HO複合体との相互作用解析や機能解析を行い、提唱した電子移動機構と合致する結果を得ることができた。
今後は、CPR-ヘム-HO複合体の結晶構造解析の分解能向上（現在の分解能では電子移動反応に関わるであろう水分子などが全く見えていない）により、電子移動機構をより精密に解析していきたいと考えている。
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| Remarks |
平成27年度日本生化学会奨励賞受賞
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Research Products
(32 results)
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[Journal Article] Insights into the proton transfer mechanism of a bilin reductase PcyA following neutron crystallography2015
Author(s)
Unno M., Ishikawa-Suto K., Kusaka K., Tamada T., Hagiwara Y., Sugishima M., Wada K., Yamada T., Tomoyori K., Hosoya T., Tanaka I., Niimura N., Kuroki R., Inaka K., Ishihara M., Fukuyama K.
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Journal Title
J. Am. Chem. Soc.
Volume: 137
Pages: 5452-5460
DOI
Peer Reviewed
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