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触媒反応を光スイッチや分子スイッチで制御できる環境修復酵素の構築

研究課題

研究課題/領域番号 13558069
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 環境保全
研究機関東北大学

研究代表者

清水 透  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (40118956)

研究分担者 黒河 博文  東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (80359546)
五十嵐 城太郎  東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (80375162)
佐上 郁子  東北大学, 多元物質科学研究所, 講師 (10143033)
松井 敏高  東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (90323120)
研究期間 (年度) 2001 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
12,700千円 (直接経費: 12,700千円)
2004年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
2003年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2002年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2001年度: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
キーワード分子スイッチ / センサー酵素 / ヘムセンサー / cAMP / プロテイン・マイクロアレイ / タンパク-タンパク相互作用 / 酸化還元状態 / シグナル伝達 / 蛋白-蛋白相互作用 / シグナル / シトクロムP450 / 一酸化窒素 / 環境ホルモン / 電子移動 / キメラ / 遺伝子工学 / 薬物代謝 / チトクロムP450
研究概要

シトクロムP450は、ベンズピレンやアフラトキシンなどの強力な環境汚染発ガン化学物質、地下水汚染のハロメタン、又、多くの薬物の毒性・薬物活性化に関係する一方で、それらの代謝・分解にも深く関わっている。故に、シトクロムP450による環境汚染物質の代謝・分解を効率良く活用することができれば良い環境修復酵素を構築できる可能性がある。一方、電子の導入、光照射、カルシウムイオン、CO,NO,O_2のような小分子(ガス)や発ガン化学物質の結合により、タンパク質は物理的刺激を感じる(センスする)。その刺激がタンパク構造の変化を誘発し、その変化が光スイッチや分子スイッチ(シグナル)になって触媒活性を制御している酵素やタンパク質も知られている。これらはセンサー酵素・タンパク質を呼ばれ、センサー(シグナル受容器)がスイッチになり、酵素反応やDNA結合反応(転写)がon/offされる。本研究では、まず、カルシウムセンサー酵素でもあるNO合成酵素の電子移動やタンパク-タンパク相互作用について研究した。又、同時に、NO合成酵素のカルシウムセンサードメインとシトクロムP450の活性部位ドメインとのキメラ酵素を構築し、分子スイッチの効率性を調べた。この新規に構築されたキメラ酵素は触媒反応を分子(イオン)スイッチで十分に制御できる環境修復酵素のモデルになることが示唆された。さらに、ヘムの酸化還元(電子移動)センサー酵素であるEc DOSの構造と機能の関係を詳細に調べた。Ec DOSはCO,NOなどのガスによっても反応がスイッチされる分子センサー酵素であることも示唆された。ヘムセンサー酵素である可能性のあるSOULについてもそのヘム周辺構造と反応機構について詳細に調べた。

報告書

(5件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2004 2002 2001 その他

すべて 雑誌論文 (12件) 文献書誌 (11件)

  • [雑誌論文] SOUL in Mouse Eyes Is a New Hexameric Heme-binding Protein2004

    • 著者名/発表者名
      E.Sato
    • 雑誌名

      Biochemistry 43(44)

      ページ: 14189-14198

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A Redox-controlled Molecular Switch Revealed by the Crystal Structure of Bacterial Heme PAS Sensor2004

    • 著者名/発表者名
      H.Kurokawa
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry 279(19)

      ページ: 20186-20193

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Fluorescence Spectra of Trp53Phe and Trp110Ile Mutants of a Heme-regulated Phosphodiesterase from Escherichia coli2004

    • 著者名/発表者名
      S.Hirata
    • 雑誌名

      Chemistry Letters 33(7)

      ページ: 870-871

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Critical Roles of Asp40 at the Haem Proximal Side of Haem-regulated Phosphodiesterase from Escherichia coli in Redox Potential2004

    • 著者名/発表者名
      M.Watanabe
    • 雑誌名

      European Journal of Biochemistry 271

      ページ: 3937-3942

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Protein Microarray System for Detecting Protein-Protein Interactions Using an Anti-His-Tag Antibody and Fluorescence Scanning2004

    • 著者名/発表者名
      Y.Sasakura
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry 76(22)

      ページ: 6521-6527

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Catalytically Functional Flavocytochrome Chimera of P450 and NO synthase2002

    • 著者名/発表者名
      S.Fujiwara
    • 雑誌名

      Journal of Inorganic Biochemistry 91(4)

      ページ: 515-526

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Characterization of a Direct Oxygen Sensor Heme Protein from E.coli2002

    • 著者名/発表者名
      Y.Sasakura
    • 雑誌名

      Journal of Biologicsl Chemistry 277(26)

      ページ: 23821-23827

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Catalytically Functional Flavocytochrome Chimera of P450 and NO Synthase2002

    • 著者名/発表者名
      S.Fujiwara
    • 雑誌名

      Journal of Inorganic Biochemistry 91(4)

      ページ: 515-526

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Characterization of a Direct Oxygen Sensor Heme Protein from E.coli2002

    • 著者名/発表者名
      Y.Sasakura
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry 277(26)

      ページ: 23821-23827

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Control of Electron Transfer in Neuronal NO Synthase2001

    • 著者名/発表者名
      S.Daff
    • 雑誌名

      Biochemical Society Transactions 29(2)

      ページ: 147-152

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Intra-subunit and Inter-subunit Electron Transfer in Neuronal NO Synthase2001

    • 著者名/発表者名
      I.Sagami
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry 276(32)

      ページ: 30036-30042

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Rapid Calmodulin-dependent Interdomain Electron Transfer in NO Synthase2001

    • 著者名/発表者名
      K.Kobayashi
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry 276(43)

      ページ: 39864-39871

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Bengea, I.Sagami, T.Shimizu: "CO Binding to the Isolated Oxygenase Domain of Neuronal Nitric Oxide Synthase : Effects of Inhibitors and Mutations at the Substrate Binding Site"J.Inorg.Biochem.. 94. 343-347 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] J.Yadav, I.Sagami, T.Shimizu: "Cyanide Binding Study of Neuronal Nitric Oxide Synthase : Effects of Inhibitors and Mutations at the Substrate Binding Site"J.Inorg.Chem.. 95. 25-33 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Takahashi, Y.Sato, I.Sagami, T.Shimizu: "Critical Role of Val567 in Substrate Recognition by Neuronal Nitric Oxide Synthase for NO Formation Activity"Chemistry Letters. 32. 998-999 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] M.Sorlie, A.C.F.Gorren, T.Shimizu, B.Mayer: "Single-turnover of Nitric-oxide Synthase in the Presence of 4-Amino- tetrahydrobiopterin"J.Biol.Chem.. 278. 48602-48610 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Sato, I.Sagami, T.Shimizu: "Identification of Caveolin-a-interacting Sites in Neuronal Nitric-oxide Synthase : Molecular Mechanism for Inhibition of NO Formation"J.Biol.Chem.. 279. 8827-8836 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Shimizu, I.Sagami: "Electron Transfer in Nitric Oxide Synthase"Coord. Chem. Rev.. Vol.226. 179-186 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Shimizu, I.Sagami: "Interactions between the Isolated Oxygenase and Reductase Domains of Nurnonal Niric-oxide Synthase"J. Biol. Chem.. Vol.277. 16888-16894 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Shimizu, I.Sagami: "Catalytically Functional Flavocytochrome Chimeras of P450 BM3 and Nitric Oxide Synthase"J. Inorg. Biochem.. Vol.91. 515-526 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Shimizu, I.Sagami: "Control of Electron Transfer in Neuronal NO Synthase"Biochem. Soc. Trans.. Vol. 29. 147-152 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Shimizu, I.Sagami: "The Electron Transfer Reaction of Niric-oxide Synthase"Coord. Chem. Rev.. Vol. 226. 179-186 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Shimizu, I.Sagami: "NO合成酵素における電子伝達のメカニズム"生物物理. 41巻. 137-141 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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