スナップショット構造を基にしたメチオニンガンマリアーゼの酵素反応機構の解明

• 研究課題/領域番号: 23370050
• 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: 構造生物化学
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 原田 繁春 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 教授 (80156504)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円); 2014年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2013年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2012年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2011年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
• キーワード: 酵素反応機構 / 生体分子 / PLP酵素 / タンパク質 / 時分割X線解析 / スナップショット構造 / 酸素 / 蛋白質

研究成果の概要

ピリドキサルリン酸（PLP）を補酵素に持つ赤痢アメーバ由来メチオニンγリアーゼ（EhMGL1）の酵素反応機構の解明を目指し、リガンドフリー体、ミカエリス複合体およびEhMGL1結晶内にトラップした一連の酵素反応中間体（中間体-1～中間体-4）のX線構造を決定した。これらの構造から、PLP-酵素間（Lys205）のシッフ塩基がPLP-基質メチオニン間のシッフ塩基へ変化することで始まる酵素反応機構を中間体構造に基づいて実証できた。この機構は従来の研究で予想されていた機構と一致する。一方、反応の最終段階が[1,5]-シグマトロピー転移によって非酵素的に進むことを新たに明らかにできた。

研究成果

• [雑誌論文] Anemia amelioration by lactose infusion during trypanosomiasis could be associated with erythrocytes membrane de-galactosylation (2014)
  • 著者名/発表者名: Balogun, EO., Balogun, JAB., Yusuf, S., Inuwa, HM., Ndams, IS., Sheridan, P., Inaoka, DK., Shiba, T., Harada, S., Kita, K., Esievo, KAN., Nok AJ.
  • 雑誌名: Veterinary Parasitology 巻: 199 号: 3-4 ページ: 259-263
  • DOI: 10.1016/j.vetpar.2013.10.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular basis for the reverse reaction of African human trypanosomes glycerol kinase (2014)
  • 著者名/発表者名: Emmanuel Oluwadare Balogun, Daniel Ken Inaoka, Tomoo Shiba, Yasutoshi Kido, Chiaki Tsuge, Takeshi Nara, Takashi Aoki, Teruki Honma, Akiko Tanaka, Masayuki Inoue, Shigeru Matsuoka, Paul A.M. Michels, Kiyoshi Kita, Shigeharu Harada
  • 雑誌名: Molecular Microbiology 巻: 94 号: 6 ページ: 1315-1329
  • DOI: 10.1111/mmi.12831
  • 査読あり
• [雑誌論文] Probing the ubiquinol-binding site of recombinant Sauromatum guttatum alternative oxidase expressed in E. coli membranes through site-directed mutagenesis (2014)
  • 著者名/発表者名: Luke Young, Benjamin May, Alice Pendlebury-Watt, Julia Shearman, Catherine Elliott, Mary S. Albury, Tomoo Shiba, Daniel Ken Inaoka, Shigeharu Harada, Kiyoshi Kita, Anthony L. Moore
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics 巻: 1837 号: 7 ページ: 1219-1225
  • DOI: 10.1016/j.bbabio.2014.01.027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification and Characterization of Sialidase-Like Activity in the Developmental Stages of Amblyomma Variegatum (2013)
  • 著者名/発表者名: Audu J. Natala, Emmanuel 0. Balogun, Joshua A. B. Balogun, Hajiya M. Inuwa, Andrew J. Nok, Tomoo Shiba, Shigeharu Harada,Kiyoshi Kita, Rowland l. S. Agbede, King A. N. Esievo
  • 雑誌名: Journal of Medical Entomology 巻: 50 (1) 号: 1 ページ: 85-93
  • DOI: 10.1603/me12152
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of the trypanosome cyanide-insensitive alternative oxidase (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomoo Shiba, Yasutoshi Kido, Kimitoshi Sakamoto, Daniel Ken Inaoka, Chiaki Tsuge, Ryoko Tatsumi,Gen Takahashi, Emmanuel Oluwadare Balogun, Takeshi Nara, Takashi Aoki, Teruki Honma, Akiko Tanaka, Masayuki Inoue, Shigeru Matsuoka, Hiroyuki Saimoto, Anthony L. Moore, Shigeharu Harada, Kiyoshi Kita
  • 雑誌名: Proc. Nat1. Acad. Sci. USA 巻: 110 (12) 号: 12 ページ: 4580-4585
  • DOI: 10.1073/pnas.1218386110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diversity of parasite complex II (2013)
  • 著者名/発表者名: Shigeharu Harada, Daniel Ken Inaoka, Junko Ohmori, Kiyoshi Kita
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics 巻: 1827 号: 5 ページ: 658-667
  • DOI: 10.1016/j.bbabio.2013.01.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unraveling the Heater: New Insights into the Structure of the Alternative Oxidase (2013)
  • 著者名/発表者名: Anthony L. Moore, Tomoo Shiba, Luke Young, Shigeharu Harada, Kiyoshi Kita, Kikukatsu Ito
  • 雑誌名: Annual Review of Plant Biology 巻: 64 号: 1 ページ: 637-663
  • DOI: 10.1146/annurev-arplant-042811-105432
  • 査読あり
• [雑誌論文] The alternative oxidases: simple oxidoreductase proteins with complex functions (2013)
  • 著者名/発表者名: Luke Young, Tomoo Shiba, Shigeharu Harada, Kiyoshi Kita, Mary S. Albury, Anthony L. Moore
  • 雑誌名: Biochem. Soc. Trans. 巻: 41 号: 5 ページ: 1305-1311
  • DOI: 10.1042/bst20130073
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Role of Amino Acid Residues in the Active Site of <small>L</small>-Methionine &#947;-lyase from <i>Pseudomonas putida</i> (2012)
  • 著者名/発表者名: Fukumoto, M.
  • 雑誌名: Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ， Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ 巻: 76 号: 7 ページ: 1275-1284
  • DOI: 10.1271/bbb.110906
  • NAID: 130001862713
  • ISSN: 0916-8451, 1347-6947
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Conserved Lysine Residue in the Crenarchaea-Specific Loop is Important for the Crenarchaeal Splicing Endonuclease Activity (2011)
  • 著者名/発表者名: Maho Okuda, Tomoo Shiba, Daniel-Ken Inaoka, Kiyoshi Kita, Genji Kurisu, Shigeru Mineki, Shigeharu Harada, Yoh-ichi Watanabe, Shigeo Yoshinari
  • 雑誌名: J.Mol.Biol. 巻: 405 ページ: 92-104
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Drosophila model for the screening of bioavailable NADPH oxidase inhibitors and antioxidants (2011)
  • 著者名/発表者名: Nguyen Thi Tu Anh, Maiko Nishitani, Shigeharu Harada, Masamitsu Yamaguchi, Kaeko
  • 雑誌名: Mol Cell Biochem. 巻: 352 ページ: 91-98
  • 査読あり
• [雑誌論文] Essential Role of Duox in Stabilization of Drosophila Wing (2011)
  • 著者名/発表者名: Nguyen Thi Tu Anh, Maiko Nishitani, Shigeharu Harada, Masamitsu Yamaguchi, Kaeko Kamei
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 巻: 286 ページ: 33244-33251
  • 査読あり
• [学会発表] 高度好熱菌Sulfolobus tokodai由来シスタチオニン合成酵素の結晶構造 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川村あやか、花田尚子、山田哲也、田村隆、佐藤暖、志波智生、稲垣賢二、原田繁春
  • 学会等名: 第８７回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2014-10-16
• [学会発表] Pseudomonas putida由来メチオニンγ-リアーゼの結晶構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 湯之戸俊介、安田江里、古谷和大、福本充樹、工藤大蔵、志波智生、佐藤暖、田村隆、原田繁春、稲垣賢二
  • 学会等名: 第８７回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2014-10-16
• [学会発表] 赤痢アメーバ由来メチオニンγ-リアーゼの構造生物学的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 坂井菜摘、近藤輝、岡知宏、唐木剛、村野祥子、野崎智義、佐藤暖、原田繁春、志波智生
  • 学会等名: 第８７回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2014-10-16
• [学会発表] Crystal structures of Pseudomonas putida L-methionine γ-lyase and its C116H mutant enzyme complexed with substrate: Insights into the substrate recognition mechanism (2014)
  • 著者名/発表者名: Eri Yasuda, Mitsuki Fukumoto, Kazuo Furutani, Syunsuke Yunoto, Takashi Tamura, Tomoo Shiba, Dan Sato, Shigeharu Harada and Kenji Inagaki
  • 学会等名: The Fourth International Conference on Cofactors
  • 発表場所: イタリア パルマ市
  • 年月日: 2014-08-25 – 2014-08-28
• [学会発表] 赤痢アメーバ由来メチオニンγリアーゼ２の結晶構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 近藤 輝、酒井菜摘、岡 知宏、村、唐木 剛、野崎 智義、佐藤 暖、志波 智生、原田 繁春
  • 学会等名: 第１４回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2014-06-26
• [学会発表] Pseudomonas putida由来メチオニンγリアーゼの結晶構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 湯之戸俊介、古谷和大、福本充樹、工藤大蔵、志波智生、佐藤暖、田村隆、 原田繁春、稲垣賢二
  • 学会等名: 第１４回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2014-06-25
• [学会発表] L-メチオニン γ-リアーゼ基質複合体のX線結晶構造解析と基質認識に関わる残基の機能解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 安田江里，古谷和大，佐藤暖，福本充樹，工藤大蔵，志波智生，原田繁春，田村隆，稲垣賢二
  • 学会等名: 日本ビタミン学会第６６回大会
  • 発表場所: 姫路市
  • 年月日: 2014-06-13 – 2014-06-14
• [学会発表] 赤痢アメーバ由来メチオニンγ-リアーゼの結晶学的構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 酒井菜摘、岡知宏、唐木剛、村野祥子、近藤輝、佐藤暖、野崎智義、原田繁春、志波智生
  • 学会等名: 第８６回日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] 好熱好酸性アーキアSulfolobus tokodaii由来シスタチオニン γ‐シンターゼの構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 清水あやか花田尚子、山田哲也、田村隆、佐藤暖、志波智生、稲垣賢二、原田繁春
  • 学会等名: 第８６回日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Pseudomonas putida由来メチオニン γ-リアーゼの結晶構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 古谷和大、湯之戸俊介、福本充樹、工藤大蔵、志波智生、佐藤暖、田村隆、原田繁春、稲垣賢二
  • 学会等名: 第８６回日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] 赤痢アメーバ由来メチオニンγ -リアーゼの精製と結晶構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 酒井菜摘、岡知宏、村野祥子、唐木剛、野崎智義、佐藤暖、志波智生、原田繁春
  • 学会等名: 第１３回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 鳥取
• [学会発表] 好熱好酸性アーキアSulfolobus tokodaii由来シスタチオニン合成酵素のX線結晶構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 清水あやか、花田尚子、山田哲也、田村隆、志波智生、稲垣賢二、原田繁春
  • 学会等名: 第１３回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 鳥取
• [学会発表] 好熱好酸性アーキアSulfolobus tokodaii由来シスタチオニンγ-シンターゼのX線結晶構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 花田尚子
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] 好熱好酸性アーキアSulfolobus tokodaii 由来シスタチオニンγ-シンターゼの活性中心残基残基の機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山田哲也
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] トリパノソーマクルージのジヒドロオロト酸脱水素酵素に対する選択的阻害剤の設計 (2011)
  • 著者名/発表者名: 稲岡ダニエル健、飯田舞子、田淵俊行、松岡茂、志波智生、坂元君年、鈴木重雄、奈良武司、青木孝、井上将行、本間光貴、田仲昭子、原田繁春、北潔
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都(国立京都国際会館)
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] Structural analysis of glycerol kinase from human African trypanosomes for anti-trypanosomal drug design (2011)
  • 著者名/発表者名: Balogun Emmanuel O.、稲岡ダニエル健、志波智生、城戸康年、奈良武司、青木孝、本間光貴、田仲昭子、井上将行、松岡茂、Michels Paul AM.、原田繁春、北潔
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都(国立京都国際会館)
  • 年月日: 2011-09-24
• [学会発表] 寄生虫ミトコンドリア呼吸鎖膜タンパク質の立体構造と論理的阻害剤設計 (2011)
  • 著者名/発表者名: 原田繁春、稲岡ダニエル、松岡茂、志波智生、坂元君年、奈良武司、青木孝、井上将行、本間光貴、田仲昭子、北潔
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都(国立京都国際会館)
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] Pseudomonas putida由来L-メチオニンγ-リアーゼの活性中心残基の機能解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山田哲也、福本充樹、工藤大蔵、原田繁春、田村隆、稲垣賢二
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都(国立京都国際会館)
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] クルーズトリパノソーマ由来アスパラギン酸トランスカルバモイラーゼと阻害剤複合体のX線結晶解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤田康介、的場一晃、奈良武司、青木孝、幸瞳、本間光貴、田仲昭子、松高祥子、松岡茂、井上将行、志波智生、稲岡ダニエル健、北潔、原田繁春
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都(国立京都国際会館)
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] トキソプラズマ原虫の活性型ヌクレオシド三リン酸加水分解酵素の構造 (2011)
  • 著者名/発表者名: 濱崎遥香、的場一晃、志波智生、竹内勤、浅井隆志、原田繁春
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都(国立京都国際会館)
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] 赤痢アメーバメチオニンγ-リアーゼ1の結晶中で捉えたα,γ-脱離反応機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡知宏、佐藤暖、村野祥子、唐木剛、中沢隆、野崎智義、原田繁春
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都(国立京都国際会館)
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] トリパノソーマ原虫のミトコンドリアの内膜に局在する「シアン耐性酸化酵素Trypanosome Alternative Oxidase (TAO)」の結晶構造 (2011)
  • 著者名/発表者名: 志波智生、城戸康年、稲岡ダニエル健、坂元君年、奈良武司、青木孝、本間光貴、田仲昭子、井上将行、松岡茂、斎本博之、ムーア・アンソニー、原田繁春、北潔
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都(国立京都国際会館)
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] Structure based design and development of inhibitors with high specificity and inhibitory activity against mitochondrial rhodoquinol-fumarate reductase from the parasitic nematode Ascaris suum (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Harada
  • 学会等名: IUMS : International Congress of Bacteriology and Applied Microbiology (BAM), and the International Congress of Mycology
  • 発表場所: 札幌(札幌コンベンションセンター)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-08
• [学会発表] クルーズトリパノソーマ由来アスパラギン酸トランスカルバモイラーゼと阻害剤との複合体構造 (2011)
  • 著者名/発表者名: 的場一晃、藤田康介、奈良武司、青木孝、幸瞳、本間光貴、田仲昭子、松高祥子、松岡茂、井上将行、志波智生、稲岡ダニエル健、北潔、原田繁春
  • 学会等名: 第11回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 大阪(ホテル阪急エキスポパーク)
  • 年月日: 2011-06-09
• [学会発表] トキソプラズマ原虫由来NTPaseの活性型変異体の構造 (2011)
  • 著者名/発表者名: 濱崎遥香、的場一晃、志波智生、竹内勤、浅井隆志、原田繁春
  • 学会等名: 第11回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 大阪(ホテル阪急エキスポパーク)
  • 年月日: 2011-06-08
• [学会発表] 赤痢アメーバメチオニンγ-リアーゼ1の結晶中で捉えたα,γ-脱離反応進行に伴うスナップショット構造 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡知宏、佐藤暖、村野祥子、唐木剛、中沢隆、野崎智義、原田繁春
  • 学会等名: 第11回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 大阪(ホテル阪急エキスポパーク)
  • 年月日: 2011-06-08