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フラビン酵素の高次構造と電子移動反応

研究課題

研究課題/領域番号 12020249
研究種目

特定領域研究(A)

配分区分補助金
研究機関大阪市立大学

研究代表者

広津 建  大阪市立大学, 理学部, 教授 (10047269)

研究分担者 宮原 郁子  大阪市立大学, 理学部, 講師 (40271176)
研究期間 (年度) 2000
研究課題ステータス 完了 (2000年度)
配分額 *注記
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2000年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
キーワード脱水素酵素 / フラビン / FAD / X線結晶解析 / 電荷移動錯体 / ビタミンB2 / 脂肪酸酸化
研究概要

ブタ腎臓中鎖アシル-CoAデヒドロゲナーゼ(MACD)は補酵素としてFADを持つフラビン依存型の酵素である。MACDは分子量約19万の4量体酵素であり、サブユニットあたり1分子のFADを結合している。MACDは脂肪酸のβ-酸化の初発段階,すなわちアシル-CoAチオエステルを酸化してtrans-2-エノイル-CoAを生成する反応を触媒する酵素である。今回,アシル鎖C6-C10のものを特異的に触媒するブタ由来のMACDおよびその基質アナログ(3S-C8-CoA)との複合体のX線構造解析を行い,活性部位における'タンパク-基質-補酵素'の相互作用を調べた。アシル鎖C8基質の3位のCをSで置き換えた3S-C8-CoAは,MCADに結合し,遷移状態アナログを生成する。3S-C8-CoAは酵素活性部位において,基質と同様に,反応過程の初期段階である2位のプロトンの引き抜きを受け,アニオン型リガンドとして配位する。この複合体は,基質の3位水素がFADにヒドリドとして移動する前段階に対応する。
酸化型FADのイソアロキサジン環と3S-C8-CoAのS1,C1^*,O1^*,C2^*,S3^*で構成される平面は互いに平行で,この平面に垂直な方向から見ると、FADのN10,C10,C4A,N5位が、3S-C8-CoAのO1^*,C1^*,C2^*,S3^*位とそれぞれ重なっていた。また4箇所の間で,酸化型イソアロキサジン環のLUMOとアニオン型3S-C8-CoAのHOMOが適切な対称性をもって重なっており、電荷移動錯体の形成が定性的に説明できる。このHOMO-LUMO相互作用が、イソアロキサジン環とリガンドとの空間配置を決定する安定化要因になるとともに,基質からフラビン環へのヒドリドの移動がこの相互作用を通して起こると考えられる。

報告書

(1件)
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (8件)

  • [文献書誌] T.Nakai,H.MiZutani,I.Miyahara,K.Hirotsu, et al: "Three-Dimensional Structure of 4-Amino-4-deoxychorismate Lyase from Escherichia coli,128,29-38(2000)."J.Biochem.. 128(1). 29-38 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Mizutani,I.Miyahara,K.Hirotsu,Y.Nishina,K.Shiga, et al: "Three-Dimensional Structure of the Purple Intermediate of Porcine Kidney D-Amino Acid Oxidase."J.Biochem.. 128(1). 73-81 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] K.-H.Jhee,T.Yoshimura,E.W.Miles,S.Takeda,I.Miyahara,et al: "Stereochemistry of the Transamination Reaction Catalyzed by Aminodeoxychorismate Lyase from Escherichia coli"J.Biochem.. 128(4). 679-686 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Mizuguchi,H.Hayashi,K.Okada,I.Miyahara,K.Hirotsu, et al: "Strain is More Important than Electrostatic Interaction in Controlling the pKa of the Catalytic Group in Aspartate Aminotransferase"Biochemistry. 40(4). 353-360 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] R.Miura,C.Setoyama,Y.Nishina,K.Shiga,I.Miyahara, et al: "Porcine kidney D-amino acid oxidase : The three-dimensional structure and its catalytic mechanism based on the enzyme-substrate complex model"J.Mol.Catalysis.B,Enzymatic. 12. 43-52 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Kazuki Haruyama,Tadashi Nakai,Ikuko Miyahara,Ken Hirotsu, et al: "Structures of Escherichia coli Histidinol-Phosphate Aminotransferase and Its Complexes with Histidinol-Phosphate and N-(5'-Phosphopyridoxyl)-L-Glutamate"Biochemistry. 40(in press). (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] K.Hirotsu,M.Goto,I.Miyahara,H.Hayashi,H.Kagamiyama, et al: "Biocemistry and Molecular Biology of Vitamin B6 and PQQ-dependent Proteins"(A.Iriarte, H.M.Kagan and M.Martinez-Carrion, eds.) Birkhauser Verlag, Basel/Switzerland. 6 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 広津建,三浦洌: "酵素の立体構造と触媒機構.「タンパク質の分子設計」"(後藤祐児,谷澤克行 編、日本生化学会編集)共立出版. 12 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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