2018 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular Science of NO Dyanmics in Biological System
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26220807
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
城 宜嗣 兵庫県立大学, 生命理学研究科, 教授 (70183051)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
澤井 仁美 兵庫県立大学, 生命理学研究科, 助教 (50584851)
杉田 有治 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (80311190)
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| Project Period (FY) |
2014-05-30 – 2019-03-31
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| Keywords | 一酸化窒素 / 酵素反応 / 脱窒 / 温室効果ガス / 呼吸酵素 / 分子進化 / 窒素循環 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
緑膿菌P. aeruginosaの脱窒反応におけるNOの細胞内動態を明らかにした。既に明らかにしているNO産生酵素（亜硝酸還元酵素：NiR）とNO消去酵素（一酸化窒素還元酵素：cNOR）の複合体構造を基盤にした分子動力学計算を行った。この複合体形成により、NiRは細胞膜に近接して存在し、NiRが産生するNOは疎水環境を好むため、速やかに細胞質側ではなく細胞膜内に拡散する。近傍に存在するcNORには、酵素外から活性中心へと疎水的なチャネルが存在するため、ほぼ拡散律速でNOはcNOR活性中心へ運ばれる。cNORの疎水性チャネルから活性中心への出口近傍には保存されたValが存在しており、NOの活性中心への接近を動的に制御している事を、変異体解析により明らかにした。一方で、cNORのNO消去反応が３段階の反応である事を明らかにしていたが、その３段階めの反応にプロトン輸送が関与していることも明らかにした。今後は、caged NOのクライオ閃光分解とX線結晶構造解析ならびにESR法を組み合わせた方法で、cNORのNO消去反応で現れる２つの短寿命反応中間体の構造解析を行う予定である。
髄膜炎菌N. meningitisおよび日和見感染菌A. xylosoxidansのqNORの構造解析を進めた。AxqNORに関しては、クライオ電顕により二量体構造（分解能 3.2オングストローム）を決定した。NmqNORはX結晶構造解析とクライオ電顕を併用して最終構造を得る。特に、すでに解析を終わっている電子供与体キノン、阻害剤ベンソキノンとHQNOの複合体構造を解析中である。NmqNORをリポソームに再構成した系を用いて、この呼吸酵素の呼吸調節率（RCR）を２と決定した。この結果により、qNORは好気呼吸酵素の分子進化の原型であると決定した。
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| Research Progress Status |
平成30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 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Structural Basis of Ascrobate-dependent Ferric Reduction by Human Duodenal Cytochorme b561 Involved in Iron Absorption2018
Author(s)
M. Ganasen, H. Togashi, H. Takeda, S. Nagatoishi, K. Tsumoto, T. Urano, S. J. Takayama, G. A. Mauk, Y. Shiro, H. Sawai, H. Sugimoto
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Journal Title
Commun. Biol.
Volume: 1
Pages: 120
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Identification of an Internal Cavity in the PhoQ Sensor Domain for PhoQ Activity and SafA-mediated Control2018
Author(s)
K. Yoshitani, E. Ishii, K. Taniguchi, H. Sugimoto, Y. Shiro, H. Mori, Y. Akiyama, A. Kato, R. Utsumi, Y. Eguchi
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Journal Title
Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry
Volume: 83
Pages: 684-694
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Characterization of Sort-Lived Reaction Intermediates of Nitric Oxide Reductases by Time-Resolved Techniques2018
Author(s)
Takeda, H., Nomura T., Tosha, T., Sugimoto, H., Kubo, M., Shiro, Y.
Organizer
9th Asian Biological Inorganic Chemistry (AsBIC-9), Natl. Univ. Singapore
Int'l Joint Research / Invited
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