ペプチド・ビルトイン型キノン補酵素の生合成機構と触媒機能

• 研究課題/領域番号: 18370043
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 谷澤 克行 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (20133134)
• 研究分担者: 岡島 俊英 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (10247968)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 17,390千円 (直接経費: 15,500千円、間接経費: 1,890千円); 2009年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2008年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2007年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2006年度: 9,200千円 (直接経費: 9,200千円)
• キーワード: 銅アミン酸化酵素 / トパキノン / ビルトイン型キノン補酵素 / キノヘムプロテイン / 分子内チオエーテル架橋 / 翻訳後修飾 / X線結晶解析 / 酵素触媒機構 / 分子内チオエ-テル架橋 / 酵素解媒機構 / ラジカル・SAMタンパク質

研究概要

本研究は、水溶性ビタミンに由来する従来の補酵素と異なり、タンパク質の翻訳後修飾反応により形成されるビルトイン型キノン補酵素に焦点を当て、チロシン残基から生成するトパキノン(TPQ)補酵素と銅イオンとを活性部位に含む銅アミン酸化酵素の触媒機能、並びにキノヘムプロテイン・アミン脱水素酵素(QHNDH)における新規キノン補酵素、システィントリプトフィルキノン(CTQ)の生合成機構の解明を目的とした。銅アミン酸化酵素の触媒機構に関しては、トパキノンの構造変化を伴う前半の還元的半反応機構の詳細を明らかにした。QHNDHの生合成に関しては、酵素サブユニット遺伝子の近傍にコードされている[Fe-S]クラスター含有タンパク質とズブチリシン様プロテアーゼが必須の役割を担うことを証明した。

研究成果

• [雑誌論文] 分子内架橋構造をもちトリプトファン残基に由来するキノン補酵素の生合成機構 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡島俊英, 谷澤克行
  • 雑誌名: 化学と生物 47 ページ: 522-524
• [雑誌論文] (2009)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, S., Okajima, T., Tanizawa, K., Mure, M.(共蓍)
  • 雑誌名: Copper Amine Oxidases : Structures, Catalytic Mechanisms, and Role in Pathophysiology Cofactors of Amine Oxidases : Copper Ion and Its Substitution and the 2, 4, 5-Trihydoxylphenylalanine Quinone(Chapter3)(CRC Press, Taylor & francis Group)
• [雑誌論文] (2009)
  • 著者名/発表者名: Toshihide Okajima, Katsuyuki Tanizawa(共蓍)
  • 雑誌名: Copper amine Oxidases : Structures, Catalytic Mechanisms, and Role in Physiopathology Mechanism of TPQ Biogenesis in Prokaryotic Copper Amine Oxidase(Chapter8)(CRC Press, Taylor & francis Group)
• [雑誌論文] Further Insight into the Mechanism of Stereoselective Proton Abstraction by Bacterial Copper Amine Oxidase. (2008)
  • 著者名/発表者名: Taki, M., Murakawa, T., Nakamoto, T., Uchida, M., Hayashi, H., Tanizawa, K., Yamamoto, Y., Okajima, T.
  • 雑誌名: Biochemistry 47 ページ: 7726-7733
  • 査読あり
• [雑誌論文] Further Insight into the Mechanism of Stereoselective Proton Abstraction by Bacterial Copper Amine Oxidase (2008)
  • 著者名/発表者名: Taki, M., Murakawa, T., Nakamoto, T., Uchida, M., Hayashi, H., Tanizawa, K., Yamamoto, Y., Okajima, T.
  • 雑誌名: Biochemistry 47 ページ: 7726-7733
  • 査読あり
• [雑誌論文] Further Insight into the Mechanism of Stereoselective Proton Abstraction by Bacterial Copper Amine Oxidase. (2008)
  • 著者名/発表者名: Taki, M., Murakawa, T., Nakamoto, T., Uchida, M., Hayashi, H., Tanizawa, K., Yamamoto, Y., Okajima, T.
  • 雑誌名: Biochemistry 47(29) ページ: 7726-7733
  • 査読あり
• [雑誌論文] Trapping of a Dopaquinone Intermediate in the TPQ Cofactor Biogenesis in a Copper-containing Amine Oxidase from Arthrobacter globiformis. (2007)
  • 著者名/発表者名: Moore, R.H., Spies, M.A., Culpepper, M.B., Murakawa, T., Hirota, S., Okajima, T., Tanizawa K., Mure, M.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 129 ページ: 11524-11534
  • 査読あり
• [雑誌論文] Trapping of a Dopaquinone Intermediate in the TPQ Cofactor Biogenesis in a Copper-containing Amine Oxidase from Arthrobacter globiformis (2007)
  • 著者名/発表者名: Moore, R. H., Spies, M. A., Culpepper, M. B., Murakawa, T., Hirota, S., Okajima, T., Tanizawa K., Mure, M.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 129 ページ: 11524-11534
  • 査読あり
• [雑誌論文] Trapping of a Dopaquinone Intermediate in the TPQ Cofactor Biogenesis in a Copper-containing Amine Oxidase from Arthrobacter globiformis. (2007)
  • 著者名/発表者名: Moore, R. H., Spies, M. A., Culpepper, M.B., Murakawa, T., Hirota, S., Okajima, T., Tanizawa K., and Mure M.
  • 雑誌名: J. Am, Chem. Soc. 129 ページ: 11524-11534
  • 査読あり
• [雑誌論文] nvolvement of a Putative [Fe-S]-Cluster-Binding Protein in the Biogenesis of Quinohemoprotein Amine Dehydrogenase. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ono, K., Okajima, T., Tani, M., Kuroda, S., Sun, D., Davidson, V.L., Tanizawa, K.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 281 ページ: 13672-13684
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetic and Structural Studies on the Catalytic Role of the Aspartic Acid Residue Conserved in Copper Amine Oxidase. (2006)
  • 著者名/発表者名: Chiu, Y.-C., Okajima, T., Murakawa, T., Uchida, M., Taki, M., Hirota, S., Kim, M., Hayashi, H., Yamamoto, Y., Tanizawa, K.
  • 雑誌名: Biochemistry 45 ページ: 4105-4120
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Mechanical Hydrogen Tunneling in Bacterial Copper Amine Oxidase Reaction. Biochem. (2006)
  • 著者名/発表者名: Murakawa, T., Okajima, T., Kuroda, S., Nakamoto, T., Taki, M., Yamamoto, Y., Hayashi, H., Tanizawa, K.
  • 雑誌名: Biophys. Res. Commun. 342 ページ: 414-423
  • 査読あり
• [雑誌論文] 新しいビルトイン型キノン補酵素CTQと分子内チオエーテル架橋構造-その特異な構造形成機構の解明に向けて-. (2006)
  • 著者名/発表者名: 谷澤克行
  • 雑誌名: 酵素工学ニュース 56 ページ: 5-9
• [雑誌論文] X線結晶解析と反応速度論的解析に基づく銅アミン酸化酵素の触媒機構. (2006)
  • 著者名/発表者名: 岡島俊英, 谷澤克行
  • 雑誌名: 日本応用酵素協会誌 41 ページ: 1-7
• [雑誌論文] Involvement of a Putative [Fe-S]-Cluster-Binding Protein in the Biogenesis of Quinohemoprotein Amine Dehydrogenase (2006)
  • 著者名/発表者名: Ono, K., Okajima, T., Tani, M., Kuroda, S., Sun, D., Davidson, V.L., Tanizawa, K.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 281 ページ: 13672-13684
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetic and Structural Studies on the Catalytic Role of the Aspartic Acid Residue Conserved in Copper Amine Oxidase (2006)
  • 著者名/発表者名: Chiu, Y.-C., Okajima, T., Murakawa, T., Uchida, M., Taki, M., Hirota, S., Kim, M., Hayashi, H., Yamamoto, Y., Tanizawa, K.
  • 雑誌名: Biochemistry 45 ページ: 4105-4120
  • 査読あり
• [雑誌論文] Involvement of a Putative [Fe-S]-Cluster-Binding Protein in the Biogenesis of Quinohemoprotein Amine Dehydrogenase. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kazutoshi Ono, Toshihide Okajima, Minobu Tani, Shun'ichi Kuroda, Dapeng Sun, Victor L. Davidson, Katsuyuki Tanizawa
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 281・19 ページ: 13672-13684
• [雑誌論文] Kinetic and Structural Studies on the Catalytic Role of the Aspartic Acid Residue Conserved in Copper Amine Oxidase (2006)
  • 著者名/発表者名: Yen-Chen Chiu, Toshihide Okajima, Takeshi Murakawa, Mayumi Uchida, Masayasu Taki, Shun Hirota, Misa Kim, Hiroshi Yamaguchi, Yoshiaki Kawano, Nobuo Kamiya, Shun'ichi Kuroda, Hideyuki Hayashi, Yukio Yamamoto, Katsuyuki Tanizawa
  • 雑誌名: Biochemistry 45・13 ページ: 4105-4120
• [雑誌論文] X線結晶解析と反応速度論的解析に基づく銅アミン酸化酵素の触媒機構 (2006)
  • 著者名/発表者名: 岡島俊英, 谷澤克行
  • 雑誌名: 日本応用酵素協会誌 41 ページ: 1-7
• [雑誌論文] 新しいビルトイン型キノン補酵素CTQと分子内チオエーテル架橋構造-その特異な構造形成機構の解明に向けて- (2006)
  • 著者名/発表者名: 谷澤克行
  • 雑誌名: 酵素工学ニュース 56 ページ: 5-9
• [学会発表] ビルトイン型キノン補酵素の生合成システム (2010)
  • 著者名/発表者名: 谷澤克行
  • 学会等名: 日本農芸化学会2010年度大会
  • 発表場所: 東京大学駒場キャンパス(東京都)
  • 年月日: 2010-03-30
• [学会発表] Reductive Half-reactipn of Bacterial Copper Amine Oxidase is Controlled by the Conformational Change of the Topaquinone Cofactor (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshihide OKAJIMA, Katsuyuki TANIZAWA
  • 学会等名: International Symposium of Joint Research Network on Advanced Materials and Devices
  • 発表場所: ホテルニドム(苫小牧市)
  • 年月日: 2010-03-25
• [学会発表] Reductive Half-reaction of Bacterial Copper Amine Oxidase is Controlled by the Conformational Change of the Topaquinone Cofactor (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshihide Okajima, Akio Hamaguchi, Tadashi Nakai, Katsuyuki Tanizawa
  • 学会等名: 物質・デバイス領域ネットワーク型共同研究拠点発足記念シンポジウム
  • 発表場所: 阪大コンベンションセンター(吹田市)
  • 年月日: 2010-03-24
• [学会発表] X-ray Crystallographic Evidence for Conformational Change of Topaquinone in the Reductive Half-reaction of Bacterial Copper Amine Oxidase (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshihide Okajima, Akio Hamaguchi, Tadashi Nakai, Katsuyuki Tanizawa
  • 学会等名: The 13th SANKEN International Symposium 2009/the 8th SANKEN Nanotechnology Symposium/the 3rd SANKENMSTEC Symposium/the 2nd SANKEN Alliance Symposium
  • 発表場所: 関西空港国際会議場(泉佐野市)
  • 年月日: 2010-01-18
• [学会発表] X-ray Crystallographic Evidence for Conformational Change of Topaquinone in the Reductive Half-reaction of Copper Amine Oxidase from Arthrobacter globiformis, Gordon Research Conference on Protein Cofactors (2010)
  • 著者名/発表者名: Hamaguchi, A., Okajima, T., Nakai, T. Tanizawa, K., Murakawa, T., Hayashi, H.
  • 学会等名: Radicals and Quinones
  • 発表場所: Ventura, CA, USA
• [学会発表] Acid-Base Chemistry in the Reductive Half-Reaction of Copper Amine Oxidase from Arthrobacter globiformis (2010)
  • 著者名/発表者名: Murakawa, T., Hayashi, H., Okajima, T., Tanizawa, K.
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Protein Cofactors, Radicals and Quinones
  • 発表場所: Ventura, CA, USA
• [学会発表] Acid-Base Chemistry in the Reductive Half-Reaction of Copper Amine Oxidase from Arthrobacter globiformis (2010)
  • 著者名/発表者名: Murakawa, T., Hayashi, H., Okajima, T., Tanizawa, K.
  • 学会等名: Gordon Research Conference on 'Protein Cofactors, Radicals and Quinones'
  • 発表場所: Four Points Sheraton/Holiday Inn Express, Ventura, CA, USA
• [学会発表] X-ray Crystallographic Evidence for Conformational Change of Topaquinone in the Reductive Half-reaction of Copper Amine Oxidase from Arthrobacter globiformis (2010)
  • 著者名/発表者名: Hamaguchi, A., Okajima, T., Nakai, T., Tanizawa, K., Murakawa, T., Hayashi, H.
  • 学会等名: Gordon Research Conference on 'Protein Cofactors, Radicals and Quinones'
  • 発表場所: Four Points Sheraton/Holiday Inn Express, Ventura, CA, USA
• [学会発表] 時間分割X線結晶構造解析による銅・トパキノン含有アミン酸化酵素反応機構の構造学的研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 片岡未有, 冨永鮎子, 大津雅之, 岡島俊英, 谷澤克行, 山口宏
  • 学会等名: 第47回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: アスティ徳島(徳島市)
  • 年月日: 2009-11-01
• [学会発表] 速度論および構造解析に基づく酵素触媒反応におけるプロトントンネリング機構の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 村川武志, 岡島俊英, 谷澤克行, 林秀行
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸国際展示場(神戸市)
  • 年月日: 2009-10-22
• [学会発表] 銅アミン酸化酵素反応トパセミキノンラジカル中間体を経由して進行する (2009)
  • 著者名/発表者名: 濱口章央, 岡島俊英, 村川武志, 林秀行, 谷澤克行
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸国際展示場(神戸市)
  • 年月日: 2009-10-22
• [学会発表] 銅・トパキノン含有アミン酸化酵素における触媒反応機構の構造学的研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 片岡未有, 冨永鮎子, 大津雅之, 岡島俊英, 谷澤克行, 山口宏
  • 学会等名: 第9回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 熊本全日空ホテルニュースカイ(熊本市)
  • 年月日: 2009-05-20
• [学会発表] Conformational Flexibility of the TPQ Cofactor in Bacterial Copper Amine Oxidase (2009)
  • 著者名/発表者名: Toshihide Okajima, Shota Nakanishi, Katsuyuki Tanizawa
  • 学会等名: 第12回産研/第7回ナノテクセンター/第2回MSTeC/第1回アライアンス国際シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学コンベンションセンター
  • 年月日: 2009-01-22
• [学会発表] 銅含有アミン酸化酵素のトパキノン補酵素生成におけるコンセンサス配列中のアスパラギン残基の役割 (2008)
  • 著者名/発表者名: 元山暁仁、中西将太、黒田俊一、岡島俊英、谷澤克行
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会年会/第81回日本生化学会大会合同大会(BMB2008)
  • 発表場所: 神戸国際会議場・神戸国際展示場(兵庫県)
• [学会発表] Involvement of an Iron Sulfur Protein and a Subtilisin-like Protease in the Biogenesis of Quinohemoprotein Amine Dehydrogenase (2008)
  • 著者名/発表者名: Okajima, T., Ono, K., Tanizawa, K.
  • 学会等名: Japan-Holland Joint Seminar on New Aspects in Enzyme Science and Biotechnology
  • 発表場所: 九州大学西新プラザホール(福岡県)
• [学会発表] Conformational Flexibility of the TPQ Cofactor in Bacterial Copper Amine Oxidase, Gordon Research Conference on Protein Cofactors (2008)
  • 著者名/発表者名: Okajima, T., Nakanishi, S., Murakawa, T., Hayashi, H., Tanizawa, K.
  • 学会等名: Radicals and Quinones
  • 発表場所: Ventura, CA, USA
• [学会発表] Involvement of an Iron Sulfur Protein and a Subtilisin-like Protease in the Biogenesis of Quinohemoprotein Amine Dehydrogenase (2008)
  • 著者名/発表者名: Okajima, T., Ono, K., Tanizawa, K.
  • 学会等名: Japan-Holland Joint Seminar on New Aspects in Enzyme Science and Biotechnology
  • 発表場所: 九州大学 西新プラザホール(福岡市)
• [学会発表] 銅含有アミン酸化酵素のトパキノン補酵素生成におけるコンセンサス配列中のアスパラギン残基の役割 (2008)
  • 著者名/発表者名: 元山暁仁, 中西将太, 黒田俊一, 岡島俊英, 谷澤克行
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会年会/第81回日本生化学会大会合同大会(BMB2008)
  • 発表場所: 神戸国際会議場・神戸国際展示場
• [学会発表] 速度論および構造解析に基づく酵素触媒反応におけるプロトントンネリング機構の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 村川武志, 岡島俊英, 谷澤克行, 林秀行
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会年会/第81回日本生化学会大会合同大会(BMB2008)
  • 発表場所: 神戸国際会議場・神戸国際展示場
• [学会発表] キノヘムプロテイン・アミン脱水素酵素の補酵素生合成におけるαサブユニットに結合したヘムの役割 (2008)
  • 著者名/発表者名: 米倉弘倫, 岡島俊英, 小野和利, 黒田俊一, 谷澤克行
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会年会/第81回日本生化学会大会合同大会(BMB2008)
  • 発表場所: 神戸国際会議場・神戸国際展示場
• [学会発表] Conformational Flexibility of the TPQ Cofactor in Bacterial Copper Amine Oxidase (2008)
  • 著者名/発表者名: 岡島俊英、中西将太、村川武志、林秀行、谷澤克行
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Protein Derived Cofactors, Radicals and Quinones
  • 発表場所: Ventura, California, USA
• [学会発表] A Subtilisin-like Protease Essential fbr the Biogenesis of Quinohemoprotein Amine Dehydrogenase (2008)
  • 著者名/発表者名: 岡島俊英、小野和利、長見篤、新山真由美、谷澤克行
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Protein Derived Cofactors, Radicals and Quinones
  • 発表場所: Ventura, California, USA
• [学会発表] Involvement of a Putative Subtilisin-like Protease in the Biogenesis of Quinohemoprotein Amine Dehydrogenase (2007)
  • 著者名/発表者名: 小野和利、岡島俊英、黒田俊一、谷澤克行
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜市
  • 年月日: 2007-12-11
• [学会発表] 銅含有アミン酸化酵素の触媒機構における保存性Asn残基の役割 (2007)
  • 著者名/発表者名: 中西将太、岡島俊英、村川武志、林秀行、黒田俊一、谷澤克行
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜市
  • 年月日: 2007-12-11
• [学会発表] キノヘムプロテイン・アミン脱水素酵素のγ-サブユニットの構造形成機構 (2007)
  • 著者名/発表者名: 新山真由美、小野和利、長見篤、黒田俊一、岡島俊英、谷澤克行
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜市
  • 年月日: 2007-12-11
• [学会発表] キノヘムプロテイン・アミン脱水素酵素の分子内チオエーテル架橋の形成機構と構造的役割 (2007)
  • 著者名/発表者名: 長見篤、小野和利、新山真由美、黒田俊一、岡島俊英、谷澤克行
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜、横浜市
  • 年月日: 2007-12-11
• [学会発表] Structural Basis for Stereospecific Proton Abstraction of Bacterial Copper Amine Oxidase (2007)
  • 著者名/発表者名: 岡島俊英、村川武志、邱彦成、多喜正泰、山本行男、林秀行、谷澤克行
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Diffraction Structural Biology 2007
  • 発表場所: タワーホール船堀、東京都
• [図書] Cofactors of Amine Oxidases: Copper Ion and Its Substitution and the 2, 4, 5-Trihydoxylphenylalanine Quinone (Chapter 3). In'Copper Amine Oxidases: Structures, Catalytic Mechanisms, and Role in Pathophysiology'(Taylor & Francis Group) (2009)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, S., Okajima, T., Tanizawa, K., Mure, M.
  • 出版者: CRC Press
• [図書] Mechanism of TPQ Biogenesis in Prokaryotic Copper Amine Oxidase (Chapter 8). In'Copper Amine Oxidases: Structures, Catalytic Mechanisms, and Role in Pathophysiology'(Taylor & Francis Group) (2009)
  • 著者名/発表者名: Okajima, T., Tanizawa, K.
  • 出版者: CRC Press
• [図書] LLC. Copper amine Oxidases : Structure, Catalytic Mechanism and Role in Physiopathology (2009)
  • 著者名/発表者名: Okajima, T. & Tanizawa, K.
  • 出版者: Taylor & Francis Group(印刷中)
• [図書] Copper amine Oxidases : Structure, Catalytic Mechanism and Role in Physiopathology (2009)
  • 著者名/発表者名: Toshihide Okajima, Katsuyuki Tanizawa (共著)
  • 出版者: Taylor & Francis Group, LLC
• [備考]
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/smb/project.html
• [備考]
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/smb/AGAO.html
• [備考]
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/smb/QHNDH.html
• [備考]
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/smb/tpq2.htm
• [備考]
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/smb/new_page_9.htm
• [備考]
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/smb/tpq2.htm
• [備考]
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/smb/new_page_9.htm
• [備考]
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/smb/tpq2.htm
• [備考]
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/smb/new_page_9.htm