ヘムオキシゲナーゼ反応における三段階での酵素活性化の分子機構

• 研究課題/領域番号: 09480158
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能生物化学
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 吉田 匡 山形大学, 医学部, 教授 (10004673)
• 研究分担者: 右田 たい子 山口大学, 医療技術短期大学部, 助教授 (90159161) ; 藤井 浩 山形大学, 分子科学研究所, 助教授 (80228957) ; 張 旭紅 山形大学, 医学部, 助手 (10292442)
• 研究期間 (年度): 1997 – 1998
• 研究課題ステータス: 完了 (1998年度)
• 配分額: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円); 1998年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
• キーワード: ヘムオキシゲナーゼ / オキシゲナーゼ / 酵素活性化機構 / ヘム / ヘムの分解 / CO / ビリベルジン / ビリルビン / 酸素活性化機構

研究概要

1.ヘム分解反応の二つの中間体であるヒドロキシヘム或はベルドヘムとヘムオキシゲナーゼ(HO)複合体の共鳴ラマン解析を行いその特性を明らかにし,これら中間体での酸素活性化機構解明の手掛かりを得た.2.HO-2のHis45をAlaに換えた変異酵素ではヘム分解活性は全く消失していた.更に,EPRの結果からHis45が近位Hisであることを明らかにした.His152は酵素活性発現には全く関与していなかった.この結果は私共のHO-1での結果,即ちHO-2のHis152に相当するHO-1のHis132をAlaに換えた変異酵素の諸性質は野性型酵素と同であった,とも矛盾しない.3.本反応ではCOが生成するがこのCOによってヘム分解反応が阻害されるようすが無い.その理由を検討したところ,ヘム鉄への酸素親和性が異常に高く,CO親和性と匹敵することが知られた.本反応で生じるCO濃度は反応場では酸素濃度より低いのでCOは阻害出来ないものと思われる.4.ヘム鉄に結合した酸素分子はFe-O-O-Hとなってから二つの酸素原子間が切断されると考えられてきた.恐らく,ヘム鉄に結合した酸素分子はヘムポケットのアミノ酸残基と水素結合を作り,次いでFe-O-O-Hとなるものと考えられる.コバルトプロトポルフィリンとHOとの酸素化型複合体についてEPR解析を行った結果それを証明出来た.

研究成果

• [文献書誌] Fujii, Hiroshi: "Cobalt porphyrin hene oxygenose conplex.EPR evidence for the ocistal pocket hydrogen bonding." J.Am.Chem.Soc.120・32. 8251-8252 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ishikawa, Kazunobu: "Identification of histidine 45 on the axial heme iron ligand of heme oxygenase-2" J.Biol.Chem.273・8. 4317-4322 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Migita, Catharina Taiko: "The oxygen and carbon morexide reaction of hene oxygenase" J.Biol.Chem.273・2. 945-949 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Mansfield Matera, Kathryn: "Histidine 132 dea not stabrlize a distal weter ligand and is not an important residul for the enzyme activity in home oxygenase-1" Biockemistry. 36・16. 4909-4915 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Takahashi, Satoshi: "Resonance Ramon spectroscopic Choracterigation of a hydnryheme and verdoheme complires of heme oxygenase" Biochemistry. 36・6. 1402-1410 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Takahashi, Satoshi et al.: "Resonance Raman spectroscopic characterization of alpha-hydroxyheme and verdoheme complexes of heme oxygenase." Biochemistry. 36. 1402-1410 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Mnasfield Matera, Kathryn et al.: "Histidine-132 does not stabilize a distal water ligand and is not an important residue for the enzyme activity in heme oxygenase-1." Biochemistry. 36. 4909-4915 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Ikeda-Saito, Masao et al.: "Heme oxygenase : central enzyme of oxygen-dependent heme catabolism and carbon monoxide synthesis." In Oxygen Homeostasis and Its Dynamics (Ishimura, Y.et al eds.) , Spring-Verlag, Tokyo. 304-314 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Fujii, Hiroshi et al.: "Heme degradation mechanisms by heme oxygenase : conversion of alpha-meso-hydroxyheme to verdoheme IXalpha." In Oxygen Homeostasis and Its Dynamics (Ishimura, Y.et al eds.) , Spring-Verlag, Tokyo. 315-321 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Migita, Catharina Taiko et al.: "The Oxygen and carbon monoxide reaction of heme oxygenase." J.Biol.Chem.273. 945-949 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Ishikawa, Kazunobu et al.: "Identification of histidine 45 as the axial heme iron ligand of heme ozygenase-2." J.Biol.Chem.273. 4317-4322 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Fujii, Hiroshi et al.: "Cobalt porphyrin heme oxygenase complex.EPR evidence for the distal heme pocket hydrogen bonding.B" J.Am.Chem.Soc.120. 8251-8252 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Fujii H.et al.: "Cobalt porphyrin hene oxygenase complex, EIR evidences for the distal hene pocket hydrogen bonding" J.Ame.Chem.Soc.130・32. 8251-8252 (1998)
• [文献書誌] Ishikawa, K.et al.: "Identification of Hibidine 45 as the anal heme ligane of heme oxygenase-2" J.Biol.Chem.273・8. 4317-4322 (1998)
• [文献書誌] Migita, C.T.et al.: "The oxygen and carbon monsxide reactions of heme oxygenase" J.Biol.Chem.273・2. 945-949 (1998)
• [文献書誌] Ishikawa Kazunobu: "Identification of histidine 45 as the axial heme iror eigane of heme oxygenase-2" Journal of Biological Chemistry. 273・8. 4317-4322 (1998)
• [文献書誌] Migita Catharina Taiko: "The oxygen and carbon monoxide reactions of heme oxygenase" Journal of Biological Chemistry. 273・2. 945-949 (1998)
• [文献書誌] Mansfied Matera Kathryn: "Histidine-132 does not stabilize a distal water eigand and is not an important residue for the enzyme activity in heme oxygenase-1" Biochemistry. 36・16. 4909-4915 (1997)
• [文献書誌] Takahashi Satoshi: "Resonance Roman spectroscopic characterization of α-hydrogheme and verdoheme complexes ofheme oxygenase" Biochemistry. 36・6. 1402-1410 (1997)