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複核金属酵素の機能変換:加水分解酵素の酸化機能発現

研究課題

研究課題/領域番号 15550147
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 生体関連化学
研究機関大阪大学

研究代表者

山口 和也  大阪大学, 理学研究科, 助教授 (80252550)

研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,900千円)
2004年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2003年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
キーワードウレアーゼ / 金属酵素 / 生物無機化学 / ニッケル / 酸化酵素 / 複核金属 / 金属タンパク質
研究概要

活性中心に2つに金属イオンを有する金属複核酵素の構造と機能解明を目指し、ニッケル複核加水分解酵素であるウレアーゼの活性中心周辺構造を制御することにより、酸化酵素機能発現(ペルオキシダーゼ活性、ポリフェノールオキシダーゼ活性、カタラーゼ活性)を調べた。活性中心の金属イオン置換(鉄・銅・マンガンなど)および部位特異的変異による配位アミノ酸残基置換(His, Asp, Glu, Lysなど)により、酸化活性キャビティの構築を行い、酸化機能を評価することにより、酵素活性の構造要因の解明、機能改変を実現させることが本研究目的である。
本研究成果は以下のものである。
1.銅置換ウレアーゼの酸化活性発現:ウレアーゼの活性中心金属イオンを銅に置換することによりペルオキシダーゼ活性、ポリフェノールオキシダーゼ活性を発現することを世界で初めて見出した。
2.鉄置換ウレアーゼおよびマンガン置換ウレアーゼの酸化活性発現:鉄置換ウレアーゼとマンガン置換ウレアーゼは、銅置換ウレアーゼよりも活性が低いが、ペルオキシダーゼ活性を示すことを明らかにした。さらに、マンガン置換ウレアーゼでは、過酸化水素を酸素に分解するカタラーゼ活性も示すことがわかった。
3.金属酵素の機能変換の実現:ウレアーゼの活性中心金属イオンの置換および金属配位アミノ酸残基置換によって、加水分解から酸化へ機能を変換することが可能であるということを証明することで、酵素の機能は特異性が高いと考えられていた従来の常識をうち破り、活性部位構造の制御によって酵素機能特異性が改変できるという酵素化学における新しい概念を創出し、新規機能性酵素の分子設計を行う上での新指針を提案することに成功した。

報告書

(3件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (18件) 文献書誌 (5件)

  • [雑誌論文] The Intramolecular Electron Transfer between the Type 1 Cu and the Type 2 Cu Centers in a Mutant of Hyphomicrobium Nitrite Reductases2005

    • 著者名/発表者名
      Shinnichiro Suzuki
    • 雑誌名

      Chem.Lett. 34

      ページ: 36-37

    • 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] Structural Reorganization of Copper Binding Site Involving Thr^<15> of Mavicyanin from Cucurbita pepo medullosa (Zucchini) upon Reduction2005

    • 著者名/発表者名
      Yong Xie
    • 雑誌名

      J.Biochem. (in press)

    • 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] Cu(I) and Cu(II) Complexes Containing Nitrite and Tridentate Aromatic Amine Ligand as Models for Substrate-Binding Type 2 Cu Site of Nitrite Reductases2005

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

      Eur.J.Inorg.Chem 2005

      ページ: 1435-1441

    • 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 Two Type 1 Cu Sites of Hyphomicrobium denitrificans Nitrite Reductase : A New Class of Copper-containing Nitrite Reductases2004

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Yamaguchi
    • 雑誌名

      Biochemistry 43

      ページ: 14180-14188

    • 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] Crystallization and preliminary X-ray crystallographic studies of dissimilatory nitrite reductase isolated from Hyphomicrobium denitrificans A31512004

    • 著者名/発表者名
      Yong Xie
    • 雑誌名

      Acta Cryst.D. 60

      ページ: 2383-2386

    • 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] Structure-based engineering of Alcaligenes xylosoxidans copper-containing nitrite reductase enhances intermolecular electron transfer reaction with pseudoazurin2004

    • 著者名/発表者名
      Kunishige Kataoka
    • 雑誌名

      J.Biol.Chem. 51

      ページ: 53374-53378

    • 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] Crystallization and preliminary X-ray crystallographic studies of dissimilatory nitrite reductase isolated from Hyphomicrobium denitrificans A31512004

    • 著者名/発表者名
      Yong Xie
    • 雑誌名

      Acta Crystal.Sect D 60

      ページ: 2383-2386

    • 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] Structure-based engineering of Alcaligenes xylosoxidans copper-containing nitrite reductase enhances intermolecular electron transfer reaction with pseudoazurin2004

    • 著者名/発表者名
      Kunishige Kataoka
    • 雑誌名

      J.Biol.Chem 51

      ページ: 53374-53378

    • 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 two Cu-containing protein fragments obtained by limited proteolysis of Hyphomicrobium denitrificans A3151 nitrite reductase2003

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Yamaguchi
    • 雑誌名

      Biochem.Biophys.Res.Commun. 300

      ページ: 36-40

    • 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 and function of Met150Gln mutant of copper-containing nitrite reductase from Achromobacter cycloclastes IAM10132003

    • 著者名/発表者名
      Kunishige Kataoka
    • 雑誌名

      Biochem.Biophys.Res.Commun. 303

      ページ: 519-524

    • 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] Crystallization and preliminary X-ray crystallographic studies of mavicyanin from Cucurbita pepo medullosa2003

    • 著者名/発表者名
      Yong Xie
    • 雑誌名

      Acta Cryst.D. 59

      ページ: 1474-1476

    • 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 unusual multicopper nitrite reductase containing blue and green type 1 Cu ions2003

    • 著者名/発表者名
      Shinnichiro Suzuki
    • 雑誌名

      J.Inorg.Biol.Chem. 96

      ページ: 26-26

    • 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] Nitrous oxide reductase from Hyphomicrobium denitrificans A31512003

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Yamaguchi
    • 雑誌名

      J.Inorg.Biol.Chem. 96

      ページ: 252-252

    • 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 significance of the flexible loop in the azurin (Az-iso2) from obligate methylotroph Methylomonas sp. strain J2003

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Inoue
    • 雑誌名

      J.Mol.Biol. 333

      ページ: 117-124

    • 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] Preparation and Characterization of Nitrous Oxide Reductase from Hyphomicrobium denitrificans A31512003

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Yamaguchi
    • 雑誌名

      J.Biochem. 134

      ページ: 853-858

    • 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 unusual multicopper nitrite reductase containing blue and green type 1 Cu ions2003

    • 著者名/発表者名
      Shinnichiro Suzuki
    • 雑誌名

      J.Inorg.Biol.Chem 96

      ページ: 26-26

    • 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] Nitrous oxide reductase from Hyphomicrobium denitrificans A31512003

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Yamaguchi
    • 雑誌名

      J.Inorg.Biol.Chem 96

      ページ: 252-252

    • 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 significance of the flexible loop in the azurin (Az-iso2) from obligate methylotroph Methylomonas sp.strain J2003

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Inoue
    • 雑誌名

      J.Mol.Biol. 333

      ページ: 117-124

    • 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] Kazuya Yamaguchi: "Characterization of two Cu-containing protein fragments obtained by limited proteolysis of Hyphomicrobium denitrifions A3151 nitrite reductase"Biochem, Biophys.Res.Commun.. 300. 36-40 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Kazuya Yamaguchi: "Characterization and function of Met150Gln mutant of copper-containing nitrite reductase from Achromobactor cyclodastes IAM1013"Biochem, Biophys.Res.Commun.. 303. 519-524 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Kazuya Yamaguchi: "Preparation and Characterzation of Nitrous Oxide reductase from Hyphomicrobium denitrificans A3151"J.Biochem.. 134. 853-858 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Kazuya Yamaguchi: "Nitrous oxide reductase from Hyphomicrobium denitrificans A3151"J.Imorg.Biol.Chem.. 96. 26-26 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Kazuya Yamaguchi: "Characterization of unusual multicopper nitrite containing blue and green type 1 Cu ions, Nitrous Oxide reductase from Hyph"J.Inorg.Biol.Chem.. 96. 252-252 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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