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ヘムプロピオン酸側鎖が関与するヘムタンパク質の高次構造形成と機能発現機序の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20051015
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関大阪大学

研究代表者

林 高史  大阪大学, 工学研究科, 教授 (20222226)

研究期間 (年度) 2008 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
6,200千円 (直接経費: 6,200千円)
2009年度: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2008年度: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
キーワード蛋白質 / 酵素 / ヘムタンパク質 / ヘム
研究概要

ヘムタンパク質は、補欠分子であるヘム(鉄ポルフィリン錯体)がタンパク質マトリクスと結合し、様々な機能を発現している生体分子である。このヘムは2本のプロピオン酸側鎖を有し、プロピオン酸側鎖はタンパク質のアミノ酸側鎖と水素結合ネットワークを形成している。今回、ヘムタンパク質の1つであるチトクロムP450camに着目し、そのプロピオン酸側鎖の酵素活性に対する役割の解明を行った。特に、片方のプロピオン酸(7位)と相互作用しているアミノ酸(Asp297)に着目し、変異体D297Lの挙動を検討した。この変異体は、活性が非常に低下し、resting state(休止状態)で存在する基質結合部位の水クラスターが、酵素外部に排出される過程が極めて遅いことを実験及び計算結果から明らかにした。したがって、Asp297は酵素内に存在する水排出は、このプロピオン酸-Asp297のネットワークが深く関与していることを主張するに至った。これまで、チトクロムP450camのカンファー水酸化の触媒反応において、最初のステップである水の排出機構については、殆ど言及されていなかったため、今回の研究成果は今後の酵素中での水の動的役割において、新たな知見を与えるものと期待される。さらに、チトクロムP450camだけでなく、代表的なヘムタンパク質であるHRP(西洋ワサビペルオキシダーゼ)についても、ヘムプロピオン酸側鎖の役割解明に着手した。こちらは、2本のプロピオン酸側鎖の片方が欠損した片足ヘムをアポ化したペルオキシダーゼに挿入した再構成タンパク質を調製し、その構造と活性の評価を行った。その結果、6位プロピオン酸は、タンパク質の中でヘムを安定化する重要な働きを示すこと、また活性の制御に役立っていることが明らかとなった。

報告書

(2件)
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2010 2009 2008

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Substrate binding induces structural changes in cytochrome P450cam2009

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Sakurai
    • 雑誌名

      Acta Cryst.Sec.F

      巻: F65 ページ: 80-83

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Role of the Heme-7-Propionate Side Chain in Cytochrome P450cam as a Gate for Regulating the Acess of Water Molecules to the Substrate-Binding Site2009

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

      J. Am. Chem. Soc 131

      ページ: 1398-1400

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-Assembly of One-and Two-Dimensional Hemoprotein Systems by Polymerization through Heme-Heme Pocket Interactions2009

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Kitagishi
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed 48

      ページ: 1271-1274

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Substrate binding induces structural changes in cytochrome P450cam2009

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Sakurai
    • 雑誌名

      Acta Cryst. Sec. F F65

      ページ: 80-83

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Molecular Mechanism of Water Expelling System in the Initial Step of Cytochrome P450cam Catalytic Cycle2010

    • 著者名/発表者名
      林高史
    • 学会等名
      第48回日本生物物理学会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2010-09-20
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] A Role of Heme-7-Propionate Side Chain in Cytochrome P450cam2009

    • 著者名/発表者名
      Takashi Hayashi
    • 学会等名
      The 2nd Japan-Korea Seminar on Bio-molecular Sciences-Experiments and Simulations
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2009-12-22
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of Functional Role of Heme-Proponate Side Chains in Cytochrome P450cam2008

    • 著者名/発表者名
      Takashi Hayashi
    • 学会等名
      The 4th Asian Biological Inorganic Chemistry Conference(AsBIC IV)
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2008-11-11
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [図書] Handbook of Porphyrin Science2010

    • 著者名/発表者名
      Takashi Hayashi
    • 総ページ数
      69
    • 出版者
      World Scientific Publishing Co.Pte.Ltd.
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2018-03-28  

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