ヘム型二原子酸素添加酵素の反応中間体解析による酸素活性化の化学原理の解明

• 研究課題/領域番号: 19770094
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 杉本 宏 独立行政法人理化学研究所, 城生体金属科学研究室, 専任研究員 (90344043)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 3,730千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 330千円); 2008年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2007年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
• キーワード: ヘムタンパク質 / 共鳴ラマン分光 / X線結晶学 / トリプトファン / 構造生物学

研究概要

2つのヘム含有二原子酸素添加酵素(IDO,TDO)の反応メカニズムを明らかにするために共鳴ラマン分光法によりIDOの反応中間体である酸素結合型の電子状態を明らかにした。また、IDO変異体の機能解析・X線結晶構造解析・共鳴ラマン分光解析により明らかにした活性中心のタンパク質残基の役割とDFT法による理論計算結果から、新しい反応スキームを提案した。さらに、TDOの協同的基質結合性とそのメカニズム明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Cooperative binding of L-trp to human tryptophan 2,3-dioxygenase : resonance Raman spectroscopic analysis. (2009)
  • 著者名/発表者名: Fukumura, E., Sugimoto, H., Misumi, Y., Ogura, T., Shiro, Y.
  • 雑誌名: J. Biochem. 145 ページ: 505-515
  • NAID: 10026302198
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure-based design of a highly active vitamin D hydroxylase from Streptomyces griseolus CYP105A1. (2008)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, K., Sugimoto, H., Shinkyo, R., Yamada, M., Ikeda, S., Ikushiro, S., Kamakura, M., Shiro, Y., Sakaki, T.
  • 雑誌名: Biochemistry 47 ページ: 11964-11972
  • 査読あり
• [雑誌論文] Density functional theory study on a missing piece in understanding of heme chemistry : the reaction mechanism for indoleamine 2,3-dioxygenase and tryptophan 2,3-dioxygenase. (2008)
  • 著者名/発表者名: Chung, L. W., Li, X., Sugimoto, H., Shiro, Y., Morokuma, K.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 130 ページ: 12299-12309
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and biological activity of 1-methyl-tryptophan-tirapazamine hybrids as hypoxia-targeting indoleamine 2,3-dioxygenase inhibitors. (2008)
  • 著者名/発表者名: Nakashima, H., Uto, Y., Nakata, E., Nagasawa, H., Ikkyu, K., Hiraoka, N., Nakashima, K., Sasaki, Y., Sugimoto, H., Shiro, Y., Hashimoto, T., Okamoto, Y., Asakawa, Y., Hori, H.
  • 雑誌名: Bioorg. Med. Chem. 16 ページ: 8661-8669
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of CYP105A1 (P450SU-1) in complex with 1alpha,25-dihydroxyvitamin D_3. (2008)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto, H., Shinkyo, R., Hayashi, K., Yoneda, S., Yamada, M., Kamakura, M., Ikushiro, S., Shiro, Y., Sakaki, T.
  • 雑誌名: Biochemistry 47 ページ: 4017-4027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and biological activity of 1-methyl-tryptophan-tirapazamine hybrids as hypoxia-targeting indoleamine 2,3-dioxygenase inhibitors (2008)
  • 著者名/発表者名: Hitomi Nakashima, et al.
  • 雑誌名: Bioorganic & Medical Chemistry 16 ページ: 8661-8669
  • 査読あり
• [雑誌論文] Density functional theory study on a missing piece in understanding of heme chemistry : the reaction mechanism for indoleamine 2,3-dioxygenase and tryptophan 2,3-dioxygenase (2008)
  • 著者名/発表者名: Lung Wa Chung, et al.
  • 雑誌名: Journal of American Chemical Society 130 ページ: 12299-12309
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cooperative binding of L-Trp to human tryptophan 2,3-dioxygenase : resonance Raman apectroscopic analysis
  • 著者名/発表者名: Eiko Fukumura, et al.
  • 雑誌名: Journal of Biochemistry (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of CYP105A1 (P450SU-1) in complex with 1□lpha, 25-dihydroxyvitamin D3
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Sugimoto
  • 雑誌名: Biochemistry In press
  • 査読あり
• [学会発表] 共鳴ラマン分光法によるトリプトファン2,3-ジオキシゲナーゼの反応機構解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 福村栄維子、三角裕子、杉本宏、永野真吾、瀧尾擴士、井柳〓、小倉尚志、城宜嗣
  • 学会等名: 日本生物物理学会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-12-03
• [学会発表] 共鳴ラマン分光法によるトリプトファン2,3-ジオキシゲナーゼの反応機構解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 福村栄維子, ら
  • 学会等名: 第46回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-12-03
• [学会発表] Cytochrome P450SU-1 (CYP105A1)の結晶構造と活性型ビタミンD生成反応のメカニズム (2007)
  • 著者名/発表者名: 杉本 宏
  • 学会等名: 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-23
• [学会発表] ヒト由来Tryptophan 2,3-dioxygenaseの分光学的解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 福村栄維子、杉本宏、永野真吾、瀧尾擴士、井柳尭、小倉尚志、城宜嗣
  • 学会等名: 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-21
• [学会発表] 共鳴ラマン分光法によるインドールアミン2,3ジオキシゲナーゼの解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 四ッ谷景子、杉本宏、大槻崇史、佐藤秀明、吉田匡、小倉尚志、城宜嗣
  • 学会等名: 日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-21
• [学会発表] ヒト由来Indoleamine 2,3-dioxygenaseの構造に基づいた変異体解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 米谷依梨紗、杉本宏、エドワード ヴォッテロ、四ッ谷景子、吉田匡、城宜嗣
  • 学会等名: 日本生化学会・日本分子生物学会合同年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-21
• [備考] RIKENリサーチハイライト「Missing piece gets a work over」
  • URL: http://www.rikenresearch.riken.jp/research/627/
• [備考]
  • URL: http://www.rikenresearch.riken.jp/research/627/