2016 Fiscal Year Annual Research Report
歪みに感応するヘム分解機構とその精密制御
Publicly Offered Research
| Project Area | Stimuli-responsive Chemical Species for the Creation of Functional Molecules |
|---|
| Project/Area Number |
15H00912
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
松井 敏高 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (90323120)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | 酵素反応 / 反応機構 / 病原性細菌 / ヘム代謝 / 酸素活性化 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
ヘム分解反応は生体内で重要な役割を果たしており、特に近年、病原性細菌による鉄イオン獲得機構の一つとしても注目されている。IsdG型ヘム分解酵素は基質であるヘムを異常に歪めて結合し、CO遊離を伴わない特殊な分解反応を触媒する。昨年までに結核菌のIsdG型酵素（MhuD）について、１原子および２原子酸素添加の融合による特殊な機構を解明した。本研究では、MhuDとも異なる生成物を与える黄色ブドウ球菌IsdGの反応研究を進め、歪んだヘムの反応を精密制御する機構の解明を試みた。
従来、IsdGによるヘム分解ではホルムアルデヒド（HCHO）が遊離して、スタフィロビリンを生成すると考えられていた。しかし、より生体内反応に近い触媒条件では新たな生成物が主に得られた。質量分析およびNMRによる構造解析により、新規生成物はホルミル基が結合したスタフィロビリン（SB-CHO）と同定された。SB-CHOはMhuD生成物の位置異性体であり、その生成はMhuD型の反応機構で説明できる。実際、MhuD反応の鍵中間体である水酸化ヘムを化学合成し、IsdGとの複合体を調製したところ、O2添加のみで開環が確認され、２原子酸素添加機構が強く支持された。また、触媒条件でのHCHO遊離量は還元速度に依存することを見いだし、水酸化ヘム複合体からの反応でも同様の結果が得られた。IsdG中の水酸化ヘムはアッセイ条件では還元を受けないため、O2と反応した後に生成する開環中間体の還元の有無が、生成物を左右する要因と考えられる。この様な生成物の変化機構は、細菌におけるHCHO合成量の調節機構としても注目される。
|
| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Research Products
(8 results)
