芳香環二原子酸素添加酵素における電子伝達コンポーネント選択性の分子基盤の解明

• 研究課題/領域番号: 20248010
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用微生物学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 野尻 秀昭 東京大学, 生物産工学研究センター, 准教授 (90272468)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 48,750千円 (直接経費: 37,500千円、間接経費: 11,250千円); 2010年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円); 2009年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円); 2008年度: 34,970千円 (直接経費: 26,900千円、間接経費: 8,070千円)
• キーワード: 芳香族化合物 / オキシゲナーゼ / 電子伝達 / タンパク質間相互作用 / 結晶構造 / 結合定数 / biodegradation / 細菌 / 芳香環水酸化オキシゲナーゼ / タンパク質問相互作用

研究概要

カルバゾール二水酸化酵素の還元型フェレドキシン単体と、酸化型フェレドキシン:還元型酸化酵素複合体の結晶構造を解明した。それらの比較から、酸化酵素のR118,R210とフェレドキシンのE43,E55の各々の問の塩橋・水素結合の酸化酵素の還元に伴う切断が検出された。アラニン置換体を用いた解析の結果、二つのアミノ酸は協調して機能すること、疎水相互作用を駆動力とする結合が周囲の塩橋・水素結合により安定化されていることが示された。

研究成果

• [雑誌論文] Structural insight into the substrate- and dioxygen-binding manner in the catalytic cycle of Rieske nonheme iron oxygenase system, carbazole 1,9a-dioxygenase (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Ashikawa, H. Nojiri, ら(7名中7番目)
  • 雑誌名: BMC Structural Biology 巻: 12 ページ: 15-15
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and molecular genetic analyses of the bacterial carbazole degradation system (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Nojiri
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: 76 ページ: 1-18
  • NAID: 10030398074
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray diffraction studies of a ferredoxin reductase component of carbazole 1,9a-dioxygenase from Novosphingobium sp. KA1 (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Umeda, H. Nojiri, ら (9名中9番目)
  • 雑誌名: Acta Crystallographica Section F 巻: F66 ページ: 712-714
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray diffraction studies of a terminal oxygenase of carbazole 1,9a-dioxygenase from Novosphingobium sp. KA1 (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Umeda, H. Nojiri, ら (9名中9番目)
  • 雑誌名: Acta Crystallographica Section F 巻: F66 ページ: 1480-1483
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray diffraction studies of a ferredoxin reductase component of carbazole 1,9a dioxygenase from Novosphingobium sp.KA1 (2010)
  • 著者名/発表者名: Umeda, Katsuki, ら合計9名
  • 雑誌名: Acta Crystallographica Section F 巻: F66 ページ: 712-714
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary X-ray diffraction studies of a terminal oxygenase of carbazole 1,9a-dioxygenase from Novosphingobium sp.KA1 (2010)
  • 著者名/発表者名: Umeda, Katsuki, ら合計9名
  • 雑誌名: Acta Crystallographica Section F 巻: F66 ページ: 1480-1483
  • 査読あり
• [雑誌論文] Specific interactions between the ferredoxin and terminal oxygenase components of a class IIB Rieske nonheme iron oxygenase, carbazole 1,9a-dioxygenase (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Inoue, H. Nojiri, ら (11名中11番目)
  • 雑誌名: Journal of Molecular Biology 巻: 392 ページ: 436-451
  • 査読あり
• [雑誌論文] Specific interactions between the ferredoxin and terminal oxygenase components of a class IIB Rieske nonheme ironoxygenase, carbazole 1,9a-dioxygenase (2009)
  • 著者名/発表者名: Inoue, Ashikawa, ら合計11名
  • 雑誌名: Journal of Molecular Biology 巻: 392 ページ: 436-451
  • 査読あり
• [学会発表] 含窒素芳香族化合物初発酸化酵素carbazole 1,9a-dioxygenaseにおける酸化酵素-ferredoxin間の結合解離メカニズムの解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松澤、野尻, ら7名
  • 学会等名: 環境バイオテクノロジー学会2012年度大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-06-25
• [学会発表] Structure and function of bacterial aromatic hydroxylating dioxygenase system (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Nojiri
  • 学会等名: 日中バイオテクノロジー国際シンポジウム2012-バイオテクノロジーと農業・環境-
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-05-13
• [学会発表] クラスIII型carbazole 1,9a-dioxygenaseにおけるferredoxin-terminal oxygenase間の結合乖離メカニズムの解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松澤、野尻, ら6名
  • 学会等名: 日本農芸化学会2012年度大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] Novosphingobium sp.KA1株由来フェレドキシンが高い酸化還元電位を持つ原因の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 梅田、野尻, ら4名
  • 学会等名: 日本農芸化学会2012年度大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] Novosphingobium sp.KA1株由来フェレドキシンが高い酸化還元電位を持つ原因の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 梅田、安保, ら合計4名
  • 学会等名: 日本農芸化学会2012年度大会
  • 発表場所: 京都(京都女子大)
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] クラスIII型carbazole 1,9a-dioxygenaseにおけるferredoxin-terminal oxygenase間の結合乖離メカニズムの解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松澤、梅田, ら合計6名
  • 学会等名: 日本農芸化学会2012年度大会
  • 発表場所: 京都(京都女子大)
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] 芳香環二水酸化酵素のコンポーネント間電子伝達の分子機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 梅田、相川, ら合計8名
  • 学会等名: 日本農芸化学会2011年度大会
  • 発表場所: 京都(京都女子大)
  • 年月日: 2011-03-27
• [学会発表] クラスIII型carbazole 1,9a-dioxygenaseにおける酸化酵素-ferredoxin間の結合乖離メカニズムの解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松澤、梅田, ら合計8名
  • 学会等名: 日本農芸化学会2011年度大会
  • 発表場所: 京都(京都女子大)
  • 年月日: 2011-03-27
• [学会発表] Novosphingobium属細菌由来クラスIIA型carbazole二水酸化酵素における電子伝達複合体形成に関わるアミノ酸残基の同定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 島倉、野尻, ら4名
  • 学会等名: 日本農芸化学会2011年度大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] 芳香環二水酸化酵素のコンポーネント間電子伝達の分子機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 梅田、野尻, ら8名
  • 学会等名: 日本農芸化学会2011年度大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] クラスIII型carbazole 1,9a-dioxygenaseにおける酸化酵素-ferredoxin間の結合乖離メカニズムの解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松澤、野尻, ら8名
  • 学会等名: 日本農芸化学会2011年度大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] Novosphingobium属細菌由来クラスIIA型carbazole二水酸化酵素における電子伝達複合体形成に関わるアミノ酸残基の同定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 島倉、梅田, ら合計4名
  • 学会等名: 日本農芸化学会2011年度大会
  • 発表場所: 京都(京都女子大)
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] Electron transfer mechanism of carbazole 1,9a-dioxygenases (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Umeda, H. Nojiri, ら 7名
  • 学会等名: International Biotechnology Conferences and Exhibition 2010
  • 発表場所: リミニ(イタリア)
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] Electron transfer mechanism of carbazole 1,9a-dioxygenases (2010)
  • 著者名/発表者名: Umeda, Aikawa, ら合計7名
  • 学会等名: International Biotechnology Conferences and Exhibition
  • 発表場所: リミニ(イタリア)
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] Structure and function of aromatic-hydroxylating dioxygenase system (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Nojiri
  • 学会等名: JSPS-SLU Workshop Microbes at Work
  • 発表場所: ウプサラ(スウェーデン)
  • 年月日: 2010-06-22
• [学会発表] Structure and function of aromatic-hydroxylating dioxygenase system (2010)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Nojiri
  • 学会等名: JSPS-SLU Workshop Microbes at Work
  • 発表場所: スエーデン、ウプサラ
  • 年月日: 2010-06-22
• [学会発表] 酸化還元状態の制御による芳香環水酸化酵素の結晶化と構造解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 相川、野尻, ら7名、
  • 学会等名: 日本農芸化学会2010年度大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-03-28
• [学会発表] 芳香環二水酸化酵素におけるコンポーネント間電子伝達の可否を決定づける要因 (2010)
  • 著者名/発表者名: 梅田、野尻, ら9名
  • 学会等名: 日本農芸化学会2010年度大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-03-28
• [学会発表] Carbazole二水酸化酵素の電子伝達複合体形成に関わるアミノ酸残基の同定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 島倉、野尻, ら5名
  • 学会等名: 日本農芸化学会2010年度大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-03-28
• [学会発表] 酸化還元状態の制御による芳香環水酸化酵素の結晶化と構造解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 相川、梅田, ら合計7名
  • 学会等名: 日本農芸化学会2010年度大会
  • 発表場所: 東京(東京大学)
  • 年月日: 2010-03-28
• [学会発表] 芳香環二水酸化酵素におけるコンポーネント間電子伝達の可否を決定づける要因 (2010)
  • 著者名/発表者名: 梅田、香月, ら合計9名
  • 学会等名: 日本農芸化学会2010年度大会
  • 発表場所: 東京(東京大学)
  • 年月日: 2010-03-28
• [学会発表] Carbazole二水酸化酵素の電子伝達複合体形成に関わるアミノ酸残基の同定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 島倉、梅田, ら合計5名
  • 学会等名: 日本農芸化学会2010年度大会
  • 発表場所: 東京(東京大学)
  • 年月日: 2010-03-28
• [学会発表] 芳香環二水酸化酵素におけるコンポーネント間電子伝達の可否を決定づける要因 (2009)
  • 著者名/発表者名: 梅田、野尻, ら11名
  • 学会等名: 極限環境微生物学会2009年度大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-10-29
• [学会発表] 芳香環二水酸化酵素におけるコンポーネント間電子伝達の可否を決定づける要因 (2009)
  • 著者名/発表者名: 梅田、香月, ら合計11名
  • 学会等名: 極限環境微生物学会2009年度大会
  • 発表場所: 東京(明治大学)
  • 年月日: 2009-10-29
• [学会発表] Structural basis of electron transfer in aromatic ring-hydroxylating Rieske nonheme iron oxygenases (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Umeda, H. Nojiri, ら合計10名
  • 学会等名: Pseudomonas 2009
  • 発表場所: ハノーバー(ドイツ)
  • 年月日: 2009-08-14
• [学会発表] Structural basis of electron transfer in aromatic ring-hydroxylating Rieske nonheme iron oxygenases (2009)
  • 著者名/発表者名: Umeda, Katsuki, ら合計10名
  • 学会等名: Pseudomonas 2009
  • 発表場所: ドイツ、ハノーバー
  • 年月日: 2009-08-14
• [学会発表] 芳香環水酸化ジオキシゲナーゼの電子伝達コンポーネント(ferredoxin reductase)のX線結晶構造解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 芦川、野尻ら8名
  • 学会等名: 日本農芸化学会2009年度大会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] Novosphingobium sp. KA1株由来芳香環水酸化酵素に含まれる特異的フェレドキシンの機能の構造生物学的解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 梅田、野尻ら10名、
  • 学会等名: 日本農芸化学会2009年度大会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] 酸化還元状態の制御による芳香環水酸化酵素の安定化と結晶化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 相川、野尻ら7名
  • 学会等名: 日本農芸化学会2009年度大会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] Novosphingomonas sp.KAI株由来芳香環水酸化酵素に含まれる特異的フェレドキシンの機能の構造生物学的解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 梅田隆志ら10名
  • 学会等名: 日本農芸化学会2009年度大会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] 芳香環水酸化ジオキシゲナーゼの電子伝達コンポーネント(ferredoxin reductase)のX線結晶構造解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 芦川、野尻ら8名
  • 学会等名: 日本生物物理学会2008年度大会
  • 発表場所: 福岡