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酸素・電子滴定とESR分光によるヘムオキシゲナーゼ反応の再検討と結晶構造の解析

研究課題

研究課題/領域番号 10129229
研究種目

特定領域研究(A)

配分区分補助金
研究機関久留米大学

研究代表者

野口 正人  久留米大学, 医学部, 教授 (10124611)

研究分担者 高橋 研一  久留米大学, 医学部, 助手 (80250736)
小俣 義明  久留米大学, 医学部, 講師 (20268840)
緒方 英博  久留米大学, 医学部, 講師 (50108635)
研究期間 (年度) 1998
研究課題ステータス 完了 (1998年度)
配分額 *注記
1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
1998年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
キーワードヘムオキシゲナーゼ / ヘム分解機構 / ベルドヘム / α-ヒドロキシヘム
研究概要

ヘムオキシゲナーゼ(HO)はヘム分解経路において中心的役割を果たす膜結合型ミクロソーム蛋白質である。NADPHチトクロームP-450還元酵素存在下、HOに結合したヘムはα-メソ位の水酸化を受けα-ヒドロキシヘムとなり、次にCOの遊離を伴ってベルドヘムが形成され、最後に環開裂が起こりビリベルジンまで分解されるが、反応中間過程で必要とされる電子当量および中間体の磁気的性質については議論がある。今回、ラットHO-1からC末端22残基の膜結合部位を除いた可溶性HOを用いてヘム-およびα-ヒドロキシヘム-HO複合体を調製し、様々な条件のもと電子・酸素滴定を行い、その吸収スペクトルとESRスペクトル変化をもとにベルドヘム生成過程を検討した。
好気条件ではヘムは約3当量のNADPHによりビリベルジンにまで分解されることがわかった。次にα-ヒドロキシヘムを化学合成し、HOとの複合体を形成させ、ESRスペクトルを測定したところ、α-ヒドロキシヘムはFe(III)high spin体とFe(II)π neutral radical体の共鳴混成状態にあることがわかった。このradicalのシグナルは5Kにおいてマイクロ波強度1mW〜10mWで飽和した。厳密な嫌気条件下α-ヒドロキシヘム-HO複合体に酸素を徐々に添加したところ、酸素1.0当量を消費した時点でスペクトル変化は止まり、CO結合型および非結合型Fe(II)ベルドヘムの生成がみたれた。また、時間経過とともにCOの解離も観測された。このベルドヘムはCO再添加により完全にCO結合型に変換した。CO結合型および非結合型はいずれもESR-si1entであり、Fe(II)ベルドヘムの生成を裏付けた。また、K_3[Fe(CN)_6]添加によって生じた酸化体はFe(III)low spin typeのESRシグナルを示した。以上の結果から、ベルドヘム生成機構について、πradical体が酸素と反応してCO結合型ベルドヘムが形成され、この反応には電子の供給を必要とそないことが明らかになった。

報告書

(1件)
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (24件)

  • [文献書誌] Kenichi Takahashi: "The mechanism of peptidylglycine α-amidating reaction." PEPTIDE SCIENCE 1998. in press. (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Yoshiaki Omata: "Crystallization and preliminary X-ray diffraction studies on the water soluble form of rat heme oxygenase-1 in complex with heme." Acta Crystallographica Section D. D54. 1017-1019 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Kenichi Takahashi: "Kinetic-isotope effects of peptidylglycine α-hydroxylating mono-oxygenase reaction." Biochemical Journal. 336(1). 131-137 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 野口正人: "量子論の基礎(2) -ESR・NMRを理解するために" 久留米医学会雑誌. 61. 183-187 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 高橋研一: "重水素効果によるペプチドC末端アミド化反応の解析" 生化学. 70(12). 1492 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 小俣義明: "ラットヘムオキシゲナーゼの大腸菌での大量発現と結晶化" 生化学. 70(12). 1493 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 坂本 寛: "ヘムオキシゲナーゼによるヘム分解中間過程の検討" 生化学. 70(12). 1493 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 高橋研一: "ペプチドC末端グリシン水酸化反応機構の解析" 生化学. 70(8). 1071 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 坂本 寛: "ヘムオキシゲナーゼによる反応中間体ベルドヘム生成過程の検討" 生化学. 70(8). 1072 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Hiroshi Sakamoto: "Study on the mechanism of verdoheme formation in the heme oxygenase reaction" [生体機能における金属イオンの特異的作用の分子化学」第3回ワークショップ. 86 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Kenichi Takahashi: "Deuterium kinetic-isotope effects in peptidylglycine α-amidating monooxygenase reaction." Journal of Inorganic Biochemistry. 67. 54 (1997)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 野口正人: "量子論の基礎(1) -ESR・NMRを理解するために" 久留米医学会雑誌. 60. 309-313 (1997)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 小俣義明: "Porphobilinogen Deaminase 及び Uroporphyrinogen III Synthase の cDNA クローニングとその発現" 生化学. 69(12). 1420 (1997)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 小俣義明: "Prophobilinogen Deaminase 及び Uroporphyrinogen III Synthase の cDNA クローニングとその発現" 生化学. 69(7). 554 (1997)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 高橋研一: "ペプチドホルモンC末端アミド化反応機構の同位体効果による検討" 生化学. 69(7). 811 (1997)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 緒方英博: "ヒト心臓 Peptidylglycine a-Amidating Monooxygenase(PAM)の cDNA クローニングと塩基配列の検討" 生化学. 69(7). 811 (1997)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 朝田慎也: "ヘム-ヘムオキシゲナーゼ複合体の結晶学的研究" 日本結晶学会講演要旨集. 166 (1997)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 緒方英博: "ヒトC末端アミド化酵素のクローニングと発現" [生体機能における金属イオンの特異的作用の分子化学」第2回ワークショップ. 70 (1997)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 坂本 寛: "電子滴定によるヘムオキシゲナーゼ反応の中間過程の検討" [生体機能における金属イオンの特異的作用の分子化学」第2回ワークショップ. 111 (1997)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 朝田慎也: "ヘム-ヘムオキシゲナーゼ複合体の結晶学的研究" [生体機能における金属イオンの特異的作用の分子化学」第2回ワークショップ. 112 (1997)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Kenichi Takahashi: "Magunutude of intrinsic isotope effect in peptidylglycine α-amidating monooxygenase reaction." PRE-ICBIC-8 Okazaki Symposium. P-7 (1997)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Toshihiro Hidaka: "Cloning and expression of cDNA for soluble form of rat heme oxygenase-1." Kurume Medical Journal. 43. 313-324 (1996)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 野口正人: "医科生化学(竹重ら編)" (株)講談社サイエンティフィク, 352 (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] Yoshiaki Omata: "Oxygen Homeostasis and Its Dynamics(Y.Ishimura et.al.Eds.)" Springer-Verlag Tokyo, 620 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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