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ポルフィリンの生合成過程におけるD環反転機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 14580658
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機能生物化学
研究機関久留米大学

研究代表者

小俣 義明  久留米大学, 医学部, 助教授 (20268840)

研究分担者 野口 正人  久留米大学, 医学部, 教授 (10124611)
坂本 寛  久留米大学, 医学部, 講師 (70309748)
研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2004年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2003年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2002年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードポルフィリン / ウロポルフィリノーゲン / ウロポルフィリノーゲンIII合成酵素 / 先天性骨髄性ポルフィリン症 / ハイドロキシメチルビラン / ハイドロキシメチルビラン合成酵素
研究概要

環状テトラピロールのポルフィリンは生命に必須な化合物の1つであるが、生物が生理的に利用するポルフィリンは4つのピロール環の置換基が分子の中心に対して対称には配置していない。この非対称性はポルフィリンやヘムの機能に重要な意味を持ち、生合成過程においてピロール化合物のポルフォビリノーゲンがハイドロキシメチルビラン合成酵素によって対称な形に順次縮合された後、ウロポルフィリノーゲンIII合成酵素(UROS)の作用でD環の反転を伴って環化することで決定づけられる。本研究ではUROSの反応機構の解明に寄与すべく、ヒト酵素の大腸菌での発現系を作成し精製酵素の性質を検討した。UROS遺伝子はヒト肝cDNAライブラリーからPCRによって増幅し、発現ベクターへ組み込んだ。発現させた酵素は溶菌後4℃でも活性が速やかに低下してしまったが、グリセリンの添加によって安定性の改善が見られた。精製はグリセリン存在下で行い、HPLC用カラムを用いて溶菌後48時間に終了できるようにした。精製酵素は今までに報告されている標品に比べて極めて高い熱安定性を示し、DTT或いはEDTAの添加によって更に安定性が増加した。このことから酸化に対して感受性の高い酵素であると考えられたのでチオール基の数と活性の関係を調べたところ、蛋白分子内部に埋もれているCys残基が活性に重要であることが判り、結晶構造からそれはCys73であると考えられた。これはUROS活性の低下しているポルフィリン症患者に共通して最も多く見られる変異がC73Rであることによっても支持される。化学修飾の結果から活性には塩基性アミノ酸の関与が考えられたので、想定される活性部位近傍のLys、Arg、His残基の変異酵素を作成して活性、K_m、k_<cat>を測定した。その結果から推定された基質の結合様式として、対面する2残基によって基質を挟み他はそれを周囲から支えていると考えられた。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2005 2004 2003 2002 その他

すべて 雑誌論文 (27件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] Involvement of NADPH in the interaction between heme oxygenase-1 and cytochrome P450 reductase.2005

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Higashimoto
    • 雑誌名

      The Journal of Biological Chemistry 280

      ページ: 729-737

    • 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] Involvement of NADPH in the interaction between heme oxygenase-1 and cytochrome P450 reductase.2005

    • 著者名/発表者名
      Y.Higashomoto, Hiroshi Sakamoto, Shunsuke Hayashi, Masakazu Sugishima, Keiichi Fukuyama, Graham Palmer, Masato Noguchi
    • 雑誌名

      J.Biol.Chem. 280-1

      ページ: 729-737

    • 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] Involvement of NADPH in the interaction between heme oxygenase-1 and cytochrome P450 reductase.2005

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Higashimoto
    • 雑誌名

      The Journal of Biological Chemistry 280・1

      ページ: 729-737

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Hydroxylamine and hydrazine bind directly to the heme iron of the heme-hemeoxygenase-1 complex.2004

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Sakamoto
    • 雑誌名

      Journal of Inorganic Biochemistry 98

      ページ: 1223-1228

    • 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] CO-trapping site in hemeoxygenase revealed by photolysis of its CO-bound heme complex : Mechanism of escaping from product inhibition.2004

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Sugishima
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Biology 341

      ページ: 7-13

    • 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 rat heme oxygenase-3 gene. Implication of processed pseudogenes derived from heme oxygenase-2 gene.2004

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Hayashi
    • 雑誌名

      GENE 336

      ページ: 241-250

    • 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] Purification and characterization of human uroporphyrinogen III synthase expressed in Escherichia coli.2004

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Omata
    • 雑誌名

      Journal of Biochemistry 136

      ページ: 211-220

    • NAID

      10016201529

    • 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] Hydroxylamine and hydrazine bind directly to the heme iron of the heme-heme oxygenase-1 complex.2004

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Sakamoto, Yuichiro Higashimoto, Shunsuke Hayashi, Masakazu Sugishima, Keiichi Fukuyama, Graham Palmer, Masato Noguchi
    • 雑誌名

      J.Inorg.Biochem. 98-7

      ページ: 1223-1228

    • 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] CO-trapping site in heme oxygenase revealed by photolysis of its CO-bound heme complex : Mechanism of escaping from product inhibition.2004

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Sugishima, Hiroshi Sakamoto, Masato Noguchi, Keiichi Fukuyama
    • 雑誌名

      J.Mol.Biol. 341-1

      ページ: 7-13

    • 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 rat heme oxygenase-3 gene. Implication of processed pseudogenes derived from heme oxygenase-2 gene.2004

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Hayashi, Yoshiaki Omata, Hiroshi Sakamoto, Yuichiro Higashimoto, Takayuki Hara, Yasuhiro Sagara, Masato Noguchi
    • 雑誌名

      GENE 336-2

      ページ: 241-250

    • 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] Purification and characterization of human uroporphyrinogen III synthase expressed in Escherichia coli.2004

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Omata, Hiroshi Sakamoto, Yuichiro Higashimoto, Shunsuke Hayashi, Masato Noguchi
    • 雑誌名

      J.Biochem. 136-2

      ページ: 211-220

    • NAID

      10016201529

    • 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] Hydroxylamine and hydrazine bind directly to the heme iron of the heme-heme oxygenase-1 complex.2004

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Sakamoto
    • 雑誌名

      Journal of Inorganic Biochemistry 98・7

      ページ: 1223-1228

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Characterization of rat heme oxygenase-3 gene. Implication of processed pseudogenes derived from heme oxygenase-2 gene.2004

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Hayashi
    • 雑誌名

      GENE 336・2

      ページ: 241-250

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] CO-trapping site in heme oxygenase revealed by photolysis of its CO-bound heme complex : Mechanism of escaping from product inhibition.2004

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Sugishima
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Biology 341・1

      ページ: 7-13

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Purification and characterization of human uroporphyrinogen III synthase expressed in Escherichia coli.2004

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Omata
    • 雑誌名

      Journal of Biochemistry 136・2

      ページ: 211-220

    • NAID

      10016201529

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Purification and characterization of a soluble form of rat liver NADPH-cytochrome P450 reductase highly expressed in Escherichia coli.2003

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Hayashi
    • 雑誌名

      Protein Expression and Purification 29

      ページ: 1-7

    • 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] Crystal structure of rat hemeoxygenase-1 in complex with biliverdin-iron chelate. Conformational change of the distal helix during the heme2003

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Sugishima
    • 雑誌名

      The Journal of Biological Chemistry 278

      ページ: 32352-32358

    • 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] Crystal structures of ferrous and CO-,CN^--, and NO-bound forms of rat hemamxygenase-1(HO-1) in complex with heme : Structural implications for2003

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Sugishima
    • 雑誌名

      Biochemistry 42

      ページ: 9898-9905

    • 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] Purification and characterization of a soluble form of rat liver NADPH-cytochrome P-450 reductase highly expressed in Escherichia coli.2003

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Hayashi, Yoshiaki Omata, Hiroshi Sakamoto, Takayuki Hara, Masato Noguchi
    • 雑誌名

      Protein Fxpr.Purif. 29-1

      ページ: 1-7

    • 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] Crystal structure of rat heme oxygenase-1 in complex with biliverdin-iron chelate. Conformational change of the distal helix during the heme cleavage reaction.2003

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Sugishima, Hiroshi Sakamoto, Yuichiro Higashimoto, Masato Noguchi, Keiichi Fukuyama
    • 雑誌名

      J.Biol.Chem. 278-34

      ページ: 32352-3258

    • 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] Crystal structures of ferrous and CO-,CN^--, and NO-bound forms of rat heme oxygenase-1(HO-1)in complex with heme : Structural implications for discrimination between CO and O_2 in HO-1.2003

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Sugishima, Hiroshi Sakamoto, Masato Noguchi, Keiichi Fukuyama
    • 雑誌名

      Biochemistry 42-33

      ページ: 9898-9905

    • 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] Crystal structure of rat apo-hemeoxygenase-1(HO-1) : Mechanism of heme binding in HO-1 inferred from strutural comparison of the apo and heme2002

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Sugishima
    • 雑誌名

      Biochemistry 41

      ページ: 7293-7300

    • 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] The ractivity of a-hydroxyhaemandverdohaem bound to haemoxygenase-1 to dioxygen and sodium dithionite.2002

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Sakamoto
    • 雑誌名

      European Journal of Biochemistry 269

      ページ: 5231-5239

    • 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] Crystal structure of rat hteme oxygenase-1 in complex with heme bound to azide : Implication for regiospecific hydroxylation of heme at the2002

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Sugishima
    • 雑誌名

      The Journal of Biological Chemistry 277

      ページ: 45086-45090

    • 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] Crystal structure of rat apo-heme oxygenase-1(HO-1) : Mechanism of heme binding in HO-1 inferred from structural comparison of the apo and heme complex forms.2002

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Sugishima, Hiroshi Sakamoto, Yoshimitau Kakuta, Yoshiaki Omata, Shunsuke Hayashi, Masato Noguchi, Keiichi Fukuyama
    • 雑誌名

      Biochemistry 41-23

      ページ: 7293-7300

    • 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] The reactivity of α-hydroxyhaem and verdohaem bound to haem oxygenase-1 to dioxygen and sodium dithionite.2002

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Sakamoto, Yoshiaki Omata, Shunsuke Hayashi, Saori Harada, Graham Palmer, Masato Noguchi
    • 雑誌名

      Eur.J.Biochem. 269-21

      ページ: 5231-5239

    • 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] Crystal structure of rat heme oxygenase-1 in complex with heme bound to azide. Implication for regiospecific hydroxylation of heme at the alpha-meso carbon.2002

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Sugishima, Hiroshi Sakamoto, Yuichiro Higashimoto, Yoshiaki Omata, Shunsuke Hayashi, Masato Noguchi, Keiichi Fukuyama
    • 雑誌名

      J.Biol.Chem. 277-47

      ページ: 45086-45090

    • 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
  • [文献書誌] Hiroshi Sakamoto: "The reactivity of a-hydroxyhaem and verdohaem bound to haemoxygenase-1 to dioxygen and sodium dithionite."Europian Journal of Biochemistry. 269. 5231-5239 (2002)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Masakazu Sugishima: "Crystal structure of rat heme oxygenase-1 in complex with heme bound to azide : Implication for regiospecific hydroxylation of heme at the α-meso carbon."The Journal of Biological Chemistry. 277. 45086-45090 (2002)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Shunsuke Hayashi: "Purification and characterization of a soluble form of rat liver NADPH-cytochrome P450 reductase highly expressed in Escherichia coli."Protein Expression and Purification. 29. 1-7 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Masakazu Sugishima: "Crystal structure of rat heme oxygenase-1 in complex with biliverdin-iron chelate."The Journal of Biological Chemistry. 278. 32352-32358 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Shunsuke Hayashi: "Characterization of rat heme oxygenase-3 gene. Implication of processed pseudogenes derived from heme oxygenase-2 gene."Gene. 発売予定.

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Yoshiaki Omata: "Purification and characterization of human uroporphyrinogen III synthase expressed in Esehericia coli."The Journal of Biochemistry. 発売予定.

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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