| 研究課題/領域番号 |
16K07261
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
構造生物化学
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| 研究機関 | 茨城大学 |
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研究代表者 |
海野 昌喜 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (10359549)
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| 研究分担者 |
森 聖治 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 教授 (50332549)
久保 稔 兵庫県立大学, 生命理学研究科, 教授 (90392878)
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| 研究協力者 |
五十嵐 啓介
堀江 和輝
池田 篤史
萩原 義徳
杉島 正一
和田 啓
日下 勝弘
矢野 直峰
野村 高志
成川 礼
吾郷 友宏
平田 邦生
吾郷 日出夫
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 中性子結晶構造解析 / ビリン還元酵素 / 光合成色素 / 水素原子 / プロトン / 分光学 / 反応機構 / 結晶成長 / 酵素 / プロトン化状態 / 変異体 / 水素化状態 / 中性子 |
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| 研究成果の概要 |
フェレドキシン依存性ビリン還元酵素の一つPcyAは、ヘム分解産物であるビリベルジン(BV）からフィコシアノビリンを生合成する酵素である。この反応は二か所を順を追って二段階で各2電子還元・2プロトン化（計4電子と4つのプロトンを使って還元）する。この特異な反応機構を水素原子レベルで解明するべく、PcyAの反応中間体や変異体の中性子結晶構造解析を目指した。2つの変異体（I86D, D105N）について、結晶大型化に成功し、中性子回折実験を行って、それぞれ1.6Å分解能に相当する中性子回折データを得た。両構造に関して精密化を行っているが、BVのプロトン化状態に違いが見られた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
この酵素により生合成される色素は、光合成に使わる色素の一つであり、また、光センサーとしても機能していることが知られている。この色素の合成機構を理解することは、人工的に合成することにも応用可能である。PcyA変異体では、フィコシアノビリンとは異なる状態で反応が止まり、その中間体は特異な吸収スペクトルを示す。吸収スペクトルが異なるということは、吸収する光の波長（すなわちエネルギー領域）が異なることを意味し、太陽光の効率的な利用に有用である。今回の研究で得られた結果は、近い将来にPcyAの反応機構を明らかにするための実験的なデータとして使われ、類縁構造を持った色素の開発につながる可能性もある。
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