気体分子・呼吸酵素複合体の結晶構造が明らかにする嫌気から好気呼吸への進化

• 研究課題/領域番号: 22310137
• 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: 生物分子科学
• 研究機関: 鳥取大学
• 研究代表者: 永野 真吾 鳥取大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60286440)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 19,890千円 (直接経費: 15,300千円、間接経費: 4,590千円); 2012年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2011年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2010年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
• キーワード: 呼吸 / 分子進化 / ヘム / 窒素循環 / 呼吸酵素 / 結晶構造

研究概要

酸素を使わない呼吸において機能する一酸化窒素還元酵素(NOR)について2種類NORの結晶構造を決定した。また、そのうち1種類の構造に基づいて、理論計算および変異体解析を行った。その結果、結晶構造で見出された細胞質側から活性部位へつながるチャネルを通り、プロトンが供給される可能性が示唆された。これは酸素呼吸の鍵酵素シトクロム酸化酵素におけるプロトン供給・輸送と類似する点があり、呼吸機能の分子進化を考える上で興味深い成果である。

研究成果

• [雑誌論文] Crystal Structure of Quinol-Dependent Nitric Oxide Reductase from Geobacillus stearithermophilus (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Matsumoto, T.Tosha, A.V.Pisliakov, T.Hino, H.Sugimoto, S.Nagano, Y.Sugita, Y.Shiro
  • 雑誌名: Nat.Strl.Mol.Biol. 巻: 19 号: 2 ページ: 238-245
  • DOI: 10.1038/nsmb.2213
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coupling Reaction of Indolepyruvic Acid by StaD and Its Product: Implications for Biosynthesis of Indolocarbazole and Violacein (2012)
  • 著者名/発表者名: *Nagano, S.(3) Hino, T., (他5名)
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 13 号: 17 ページ: 2495-2500
  • DOI: 10.1002/cbic.201200535
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular structure and function of bacterial nitric oxide reductase (2012)
  • 著者名/発表者名: Hino, T..,Nagano, S..,Sugimoto, H., Tosha, T., and *Shiro, Y.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1817 号: 4 ページ: 680-687
  • DOI: 10.1016/j.bbabio.2011.09.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis for nitrous oxide generation by bacterial nitric oxide reductases (2012)
  • 著者名/発表者名: Nagano, S., (他4名)
  • 雑誌名: Philos. Trans. R. Soc. B-Biol. Sci 巻: 367 ページ: 1195-1203
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Structure of quinol-dependent nitric oxide reductase from Geobacillus stearothermophilus (2012)
  • 著者名/発表者名: Yushi Matsumoto
  • 雑誌名: Nature Structural and Molecular Biology 巻: 19 ページ: 238-245
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization and Functional Modification of StaC and RebC, Which Are Involved in the Pyrrole Oxidation of Indolocarbazole Biosynthesis (2011)
  • 著者名/発表者名: *Nagano, S.(6)(他4名)
  • 雑誌名: Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ， Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ 巻: 75 号: 11 ページ: 2184-2193
  • DOI: 10.1271/bbb.110474
  • NAID: 10030396835
  • ISSN: 0916-8451, 1347-6947
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Structure of H2O2-dependent Cytochrome P450SPαwith its Bound Fatty Acid Substrate : Insight into the Regioselective Hydroxylation of Fatty Acids at theαPosition (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Fujishiro, O. Shoji, S. Nagano, H. Sugimoto, Y. Shiro, Y. Watanabe
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 286 号: 34 ページ: 29941-29950
  • DOI: 10.1074/jbc.m111.245225
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Basis of Biological N_2O Generation by Bacterial Nitric Oxide Reductase (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Hino
  • 雑誌名: Science 巻: 330 ページ: 1666-1670
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Basis of Biological N2(8)O Generation by Bacterial Nitric Oxide Reductas (2010)
  • 著者名/発表者名: Hino, T., Matsumoto, Y., Nagano, S.,Shiro, Y.(他4名)
  • 雑誌名: Science 巻: 330 号: 6011 ページ: 1666-1670
  • DOI: 10.1126/science.1195591
  • 査読あり
• [雑誌論文] Understanding Substrate Misrecognition of Hydrogen Peroxide-Dependent Cytochrome P450 from Bacillus Subtilis (2010)
  • 著者名/発表者名: O. Shoji, T. Fujishiro, S. Nagano, S. Tanaka, T. Hirose, Y. Shiro, Y. Watanabe
  • 雑誌名: J. Biol. Inorg. Chem. 巻: 15,(8) 号: 8 ページ: 1331-1339
  • DOI: 10.1007/s00775-010-0692-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Understanding substrate misrecognition of hydrogen peroxide dependent cytochrome P450 from Bacillus subtilis (2010)
  • 著者名/発表者名: Osami Shoji
  • 雑誌名: J.Biol.Inorg.Chem. 巻: 15 ページ: 1331-1339
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Basis for Nitrous Oxide Generation by Bacterial Nitric Oxide Reductases
  • 著者名/発表者名: Yoshitsugu Shiro
  • 雑誌名: Philosophical Transactions B 巻: (in press)
• [学会発表] 日本化学会春季年会特別企画:分子活性化:生命化学から有機合成化学へのメッセージ「天然物生合成系に見いだされる有機合成化学のロジック (2013)
  • 著者名/発表者名: 永野真吾
  • 学会等名: 立命館大学びわこ草津キャンパス
  • 年月日: 2013-03-25
• [学会発表] 天然物生合成系に見出される有機合成化学のロジック (2013)
  • 著者名/発表者名: 永野真吾
  • 学会等名: 日本化学会春季年会
  • 発表場所: 立命館大学びわこ草津キャンパス
  • 招待講演
• [学会発表] 50th Anniversary Symposium for Cytochrome P450 in Fukuoka "Structural and Functional Diversity of P450" (2012)
  • 著者名/発表者名: Nagano, S.
  • 学会等名: 九州大学箱崎キャンパス
  • 年月日: 2012-12-03
• [学会発表] Structural and Functional Diversity of P450 (2012)
  • 著者名/発表者名: 永野真吾
  • 学会等名: 50th Anniversary Symposium for Cytochrome P450 in Fukuoka
  • 発表場所: 九州大学医学部
  • 招待講演
• [学会発表] 結晶構造から解き明かすP450の多様性～酸素化型構造を中心に～ (2011)
  • 著者名/発表者名: 永野真吾
  • 学会等名: 日本生化学会
  • 発表場所: 京都国際会議場(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] 抗がん剤インドロカルバゾールの基本骨格を構築するP450 StaPの結晶構造解析と反応機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 永野真吾
  • 学会等名: BMB2010ワークショップP450および抱合酵素の新たな機能とその応用技術における最近の展開展開
  • 発表場所: BMB2010ワークショップP450および抱合酵素の新たな機能とその応用技術における最近の展開
  • 年月日: 2010-12-10
• [学会発表] 抗がん剤インドロカルバゾールの基本骨格を構築するP450 StaPの結晶構造解析と反応機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 永野真吾
  • 学会等名: BMB2010
  • 発表場所: 横浜国際会議場
  • 年月日: 2010-12-10
• [学会発表] インドロカルバゾール生合成酵素の構造と機能 (2010)
  • 著者名/発表者名: 永野真吾
  • 学会等名: 蛋白質研究所セミナー
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-10-07
• [学会発表] 一酸化窒素還元酵素のプロトン移動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 永野真吾
  • 学会等名: 中性子生命物質構造解析研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-10-01
• [学会発表] 嫌気呼吸系の一酸化窒素還元酵素の構造と分子進化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 永野真吾
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2010-06-17
• [学会発表] シトクロムP450の多彩な機能発現の仕組みを構造から理解する (2010)
  • 著者名/発表者名: 永野真吾
  • 学会等名: 日本生化学会北海道支部講演会
  • 発表場所: 北海道大学理学部
  • 年月日: 2010-06-16
• [学会発表] シトクロムP450の多彩な機能発現の仕組みを構造から理解する (2010)
  • 著者名/発表者名: 永野真吾
  • 学会等名: 日本生化学会北海道支部講演会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-06-15
• [学会発表] 金属蛋白質の新展開: 生体金属のセンシング,輸送と利用「嫌気呼吸系の一酸化窒素還元酵素の構造と分子進化」 (2010)
  • 著者名/発表者名: 永野真吾
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会ワークショップ
  • 発表場所: 札幌
• [図書] Handbook of Porphyrin Science (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshitsugu Shiro
  • 出版者: World Scientific
• [図書] NO Chemistry by Heme Enzymes
  • 著者名/発表者名: *Shiro, Y. and Nagano, S.
  • 出版者: World Scientific
• [備考]
  • URL: http://www.bio.tottori-u.ac.jp/~bioeng/
• [備考]
  • URL: http://www.bio.tottori-u.ac.jp/~bioeng/