中性子結晶構造解析で見るフェレドキシン依存性ビリン還元酵素のプロトン化機構

• 研究課題/領域番号: 22770096
• 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: 茨城大学
• 研究代表者: 海野 昌喜 茨城大学, フロンティア応用原子科学研究センター, 准教授 (10359549)
• 研究協力者: 福山 恵一 大阪大学, 理学研究科, 教授 (80032283)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2011年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2010年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 酵素 / フィコシアノビリン / PcyA / 中性子結晶解析 / 水素原子 / 反応機構 / 大型結晶 / 宇宙実験 / 高分解能 / 中性子結晶構造解析 / ビリン還元酵素 / シアノバクテリア / 結晶成長

研究概要

光合成を行うシアノバクテリアで重要な役割を担う色素フィトクロモビリンを生合成するフェレドキシン依存性ビリン還元酵素の一つ、PcyAの結晶を大型化することに成功し、最高2.6Å分解能の中性子回折像を得た。結晶の大型化はシッティングドロップ蒸気拡散法で、ドロップサイズを大きくする方法を取った。今後、更に大きな結晶が出来れば2Å分解能を超えるような構造解析が可能になり、水素原子位置を同定し、反応機構が明らかになることが期待される。

研究成果

• [雑誌論文] 金属タンパク質のX線結晶構造解析:ヘム分解酵素の反応中間体 (2011)
  • 著者名/発表者名: 海野昌喜、松井敏高、齋藤正男
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 53 ページ: 213-218
  • NAID: 10029371570
  • 査読あり
• [雑誌論文] S100 and S100 fused-type protein families in epidermal maturation with special focus on S100A3 in mammalian hair cuticles (2011)
  • 著者名/発表者名: Kizawa, K., et al.
  • 雑誌名: Biochimie 巻: 93 号: 12 ページ: 2038-2047
  • DOI: 10.1016/j.biochi.2011.05.028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Binding and selectivity of the marine toxins neodysiherbaine A, and its synthetic analogues, to GluK1 and GIuK2 kainate receptors (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Unno, M.Shinohara, K.Takayama, H.Tanaka, K.Teruya, K.Doh-ura, R.Sakai, M.Sasaki, M.Ikeda-Saito
  • 雑誌名: Journal of Molecular Biology 巻: 413 号: 3 ページ: 667-683
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2011.08.043
  • 査読あり
• [雑誌論文] Refined Crystal Structures of Human Ca^<2+>/Zn^<2+>-Binding S100 A3 Protein Characterized by Two Disulfide Bridges (2011)
  • 著者名/発表者名: Unno, M., et al.
  • 雑誌名: J.Mol.Biol. 巻: 408 号: 3 ページ: 477-490
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2011.02.055
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enzymatic Ring-Opening Mechanism of Verdoheme by the Heme Oxygenase : A Combined X-ray Crystallography and QM/MM Study. (2010)
  • 著者名/発表者名: Lai, W., Chen, H., Matsui, T., Omori, K., Unno, M., Ikeda-Saito, M., Shaik, S.
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 132 ページ: 12960-12970
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solution 1H NMR characterization of substrate-free C. diphtheriae heme oxygenase : Pertinence for determining magnetic axes in paramagnetic substrate complexes. (2010)
  • 著者名/発表者名: Du, Z., Unno, M., Matsui, T., Ikeda-Saito, M., La Mar, G., N.
  • 雑誌名: J. Inorg. Biochem 巻: 104 ページ: 1063-1070
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dioxygen Activation for the Self-Degradation of Heme : Reaction Mechanism and Regulation of Heme Oxygenase (2010)
  • 著者名/発表者名: Matsui, T., Iwasaki, M., Sugiyama, R., Unno, M., Ikeda-Saito, M.
  • 雑誌名: Inorg. Chem 巻: 49 号: 8 ページ: 3602-3609
  • DOI: 10.1021/ic901869t
  • 査読あり
• [雑誌論文] 量子ビームを活用したシトクロムc'の多元的精密構造・機能解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 海野昌喜, 他
  • 雑誌名: 平成21年度黎明研究成果報告書JAEA-Review 2010-071 巻: 132 ページ: 9-13
• [雑誌論文] Enzymatic Ring-Opening Mechanism of Verdoheme by the Heme Oxygenase : A Combined X-ray Crystallography and QM/MM Study. (2010)
  • 著者名/発表者名: Lai, W., et al.
  • 雑誌名: J.Am.Chem.Soc. 巻: 132 ページ: 12960-12970
  • 査読あり
• [雑誌論文] Precise Structural and Functional Analyses of Cytochrome c' Revealed by Quantum Beams and Other Multiple Methods (2010)
  • 著者名/発表者名: Unno, M., et al.
  • 雑誌名: Photon Factory Activity Report 2009, PART B 巻: 27 ページ: 242-242
• [雑誌論文] Structure-based Drug Design for Kainate-type Ionotropic Glutamate Receptors, GluK1 and GluK2, from Human Brain (2010)
  • 著者名/発表者名: Unno, M., et al.
  • 雑誌名: Photon Factory Activity Report 2009, PART B 巻: 27 ページ: 241-241
• [雑誌論文] Solution (1)H NMR characterization of substrate-free C.diphtheriae heme oxygenase : Pertinence for determining magneticaxes in paramagnetic substrate complexes. (2010)
  • 著者名/発表者名: Du, Z., et al.
  • 雑誌名: J.Inorg.Biochem. 巻: 104 ページ: 1063-1070
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dioxygen Activation for the Self-Degradation of Heme : Reaction Mechanism and Regulation of Heme Oxygenase (2010)
  • 著者名/発表者名: Matsui, T., et al.
  • 雑誌名: Inorg.Chem. 巻: 49 ページ: 3602-3609
  • 査読あり
• [学会発表] フェレドキシン依存性ビリン還元酵素PcyAの大型結晶作製の試みと高分解能結晶構造解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石川久美子,伊中浩治,萩原義徳,和田啓,黒木良太,玉田太郎,福山恵一,海野昌喜
  • 学会等名: 日本化学会関東支部、茨城地区交流会
  • 発表場所: 東海村
  • 年月日: 2011-11-04
• [学会発表] フェレドキシン依存性ビリン還元酵素PcyAの大型結晶作製の試みと高分解能結晶構造解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石川久美子, 他
  • 学会等名: 日本化学会関東支部 茨城地区研究交流会
  • 発表場所: 東海村
  • 年月日: 2011-11-04
• [学会発表] ブルー銅タンパク質シュウドアズリンにおける銅イオンのダイナミクス (2011)
  • 著者名/発表者名: 浅村紗矢香, 他
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] 原子レベル分解能でのAlcaligenes Xylosoxidans由来シトクロムc'の分子構造と分光学的性質 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高階明子, 他
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] ブルー銅タンパク質シュウドアズリンThr36Lys変異体の構造と性質 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松儀可奈子, 他
  • 学会等名: 日本化学会第91春季年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] DNA損傷修復タンパク質の構造解析に向けて (2011)
  • 著者名/発表者名: 海野昌喜
  • 学会等名: 茨城大学理学部 公開シンポジウム(第4回Quantum Medicine研究会)茨城大学研究推進プロジェクト「がん放射線治療に関する生命基礎研究」講演会
  • 発表場所: 水戸
  • 年月日: 2011-02-05
• [学会発表] Precise X-ray Crystallographic Analysis of a Cytochrome c' from Alcalygenes xylosoxidans NCIMB 11015 (2010)
  • 著者名/発表者名: Akiko Takashina, et al.
  • 学会等名: 2010環太平洋国際化学会議～PACIFICHEM2010～
  • 発表場所: Hawaii
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] X-ray crystal analyses of a blue copper protein, pseudoazurin from Achoromobacter cycloclastes IAM1013 and its mutant proteins (2010)
  • 著者名/発表者名: Sayaka Asamura, et al.
  • 学会等名: 2010環太平洋国際化学会議～PACIFICHEM2010～
  • 発表場所: Hawaii
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] 中性子結晶構造解析を目指したフェレドキシン依存性ビリン還元酵素PcyAの結晶成長 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石川久美子,萩原義徳,和田啓,小原裕二,黒木良太,玉田太郎,福山恵一,海野昌喜
  • 学会等名: 日本結晶学会2010,創立60周年記念大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-12-05
• [学会発表] 中性子結晶構造解析を目指したフェレドキシン依存性ビリン還元酵素PcyAの結晶成長 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石川久美子, 他
  • 学会等名: 日本結晶学会年会2010創立60周年記念大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-12-05
• [学会発表] 精密構造解析からみえるブルー銅タンパク質における弱い相互作用の効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 浅村紗矢香, 他
  • 学会等名: 第21回 日本化学会関東支部 茨城地区研究交流会
  • 発表場所: 日立
  • 年月日: 2010-11-05
• [学会発表] 超高分解能X線結晶構造解析によるヘムタンパク質シトクロームc'の特異的構造変化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高階明子, 他
  • 学会等名: 第21回 日本化学会関東支部 茨城地区研究交流会
  • 発表場所: 日立
  • 年月日: 2010-11-05
• [学会発表] 中性子結晶解析で見るビリン還元酵素のプロトンを使った反応機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 海野昌喜
  • 学会等名: 茨城県中性子利用促進研究会(生命物質構造研究会)合同研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-10-01
• [学会発表] 中性子結晶解析で見るビリン還元酵素のプロトンを使った反応機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 海野昌喜
  • 学会等名: 茨城県中性子利用促進研究会 生命物質構造解析研究会 合同研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-10-01
• [学会発表] Ring Opening Mechanism of Verdoheme Catalyzed by Heme Oxygenase (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshitaka Matsui, Masaki Unno, Masao Ikeda-Saito
  • 学会等名: 2010年日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] Crystal Growth of Pcy A, a Ferredoxin-Dependent Billin Reductase, for Neutron Crystallographic Analysis (2010)
  • 著者名/発表者名: Kumiko Ishikawa, Yoshinori Hagiwara, Kei Wada, Yuji Obara, Ryota Kuroki, Taro Tamada, Keiichi Fukuyama, Masaki Unno
  • 学会等名: 2010年日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] Crystal Growth of PcyA, a Ferredoxin-Dependent Billin Reductase, for Neutron Crystallographic Analysis (2010)
  • 著者名/発表者名: Kumiko Ishikawa, et al.
  • 学会等名: 2010年日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] X-ray crystal structure analysis of a blue copper protein, pseudazurin at 1.35 A resolution (2010)
  • 著者名/発表者名: Sayaka Asamura, et al.
  • 学会等名: 2010年日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] Understanding of Nitric Oxide-Binding Mechanism of Cytochrome c' Based on Atomic Resolution Structure (2010)
  • 著者名/発表者名: Masaki Unno
  • 学会等名: 2010年日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] Atomic Resolution X-ray Crystallographic Analyses and Spectroscopic Studies of a Cytochrome c' from Alicaligenes Xylosoxidans (2010)
  • 著者名/発表者名: Akiko Takashiha, et al.
  • 学会等名: 2010年日本生物物理学会第48回年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] カイニン酸受容体を制御する化合物～複合体結晶構造から見えたもの～ (2010)
  • 著者名/発表者名: 海野昌喜
  • 学会等名: 日本化学会 第4回関東支部会(2010)
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2010-08-30
• [学会発表] 金属タンパク質の構造の信頼性について (2010)
  • 著者名/発表者名: 海野昌喜
  • 学会等名: 第23回生物無機化学夏季セミナー
  • 発表場所: 河口湖
  • 年月日: 2010-08-28
• [備考]
  • URL: http://www.fas.ibaraki.ac.jp/?page_id=827
• [備考]
  • URL: http://www.fas.ibaraki.ac.jp/?page_id=827