ヘムオキシゲナーゼ研究の新展開

• 研究課題/領域番号: 23550186
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 松井 敏高 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (90323120)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2012年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2011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: ヘム代謝 / 酸素活性化 / 反応機構 / 病原性細菌 / ホルムアルデヒド / 結核菌 / 黄色ブドウ球菌 / 一酸化炭素 / ベルドヘム

研究概要

本研究では新たなヘム代謝反応に注目し、その探索および生体内での進行の実証を試みた。従来型ヘム分解酵素（HO）に関しては、最近我々が発見した新反応について、その新規生成物を動物細胞から直接検出することで生体内での進行を証明した。さらに、近年発見されたIsdG型酵素に関しては、黄色ブドウ球菌IsdGおよび結核菌MhuDの反応を解析し、それぞれ特殊な生成物を与えることを見いだした。特に、いずれの酵素もCOを生成しなかったことから、HOとは反応機構が全く異なり、その主因はヘムの異常な歪みであることも示した。以上の成果により、ヘム代謝反応の多様性を明らかにし、ヘム代謝研究の新たな局面を切り開いた。

研究成果

• [雑誌論文] 歪みで誘起される新たなヘム分解反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松井敏高
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 54 ページ: 104-105
  • NAID: 130003391409
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heme degradation by Staphylococcus aureus IsdG and IsdI liberates formaldehyde rather than carbon monoxide (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Matsui, S. Nambu, Y. Ono, C. W. Goulding, K. Tsumoto, M. Ikeda-Saito
  • 雑誌名: Biochemistry 巻: 52 ページ: 3025-3027
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new way to degrade heme : The Mycobacteriaum tuberoculosis enzyme MhuD catalyzes heme degradation without generating CO (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Nambu, T. Matsui, M., C. W. Goulding, S. Takahashi, M. Ikeda-Saito
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 288 ページ: 10101-10109
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new way to degrade heme: The Mycobacterium tuberculosis enzyme MhuD catalyzes heme degradation without generating CO (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Nambu, T. Matsui, C. W. Goulding, S. Takahashi, M. Ikeda-Saito
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 印刷中 号: 14 ページ: 10101-10109
  • DOI: 10.1074/jbc.m112.448399
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallographic studies of heme oxygenase complexed with an unstable reaction intermediate, verdoheme (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Unno, T. Matsui, M. Ikeda-Saito
  • 雑誌名: J. Inorg. Biochem. 巻: 113 ページ: 102-109
  • 査読あり
• [雑誌論文] A heme degradation enzyme, HutZ, from Vibrio cholerae (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Uchida, Y. Sekine, T. Matsui, M. Ikeda- Saito, K. Ishimori
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 48 ページ: 6741-6743
  • NAID: 120006414019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heme regulates B-cell differentiation, antibody class switch, and heme oxygenase-1 expression in B cell as a ligand of Bach2 (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Watanabe-Matsui, A. Muto, T. Matsui, A. Itoh-Nakadai, O. Nakajima, K. Murayama, M. Yamamoto, M. Ikeda-Saito, K. Igarashi
  • 雑誌名: Blood 巻: 117 ページ: 5438-5448
  • 査読あり
• [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] ヘム分解における酸素活性化:活性酸素の有効利用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松井敏高
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 51 ページ: 132-133
  • NAID: 10029139987
  • 査読あり
• [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, 他
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 53 号: 3 ページ: 213-218
  • DOI: 10.5940/jcrsj.53.213
  • NAID: 10029371570
  • ISSN: 0369-4585, 1884-5576
  • 査読あり
• [雑誌論文] ヘム分解における酸素活性化：活性酸素の有効利用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松井敏高
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 51 号: 3 ページ: 132-133
  • DOI: 10.2142/biophys.51.132
  • NAID: 10029139987
  • ISSN: 0582-4052, 1347-4219
  • 査読あり
• [学会発表] Unique reaction mechanisms of IsdG-type heme degrading enzymes from pathogenic bacteria (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Matsui
  • 学会等名: Sixth Korea-Japan Seminars on Biomolecular Sciences : Experiments and Simulations
  • 発表場所: Japan, Okazaki
  • 年月日: 2013-11-27
• [学会発表] Heme Degradation without Releasing CO : Unique Reaction Mechanism of IsdG-type Heme Degrading Enzymes (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Matsui, S. Nambu, Y. Ono, S. Takahashi, M. Ikeda-Saito C.W. Goulding K. Tsumoto
  • 学会等名: International Conference on BioInorganic Chemistry (ICBIC16)
  • 発表場所: France, Grenoble
  • 年月日: 2013-07-24
• [学会発表] 歪みで誘起される新たなヘム代謝反応 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松井敏高
  • 学会等名: 第13回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 鳥取
  • 年月日: 2013-06-14
• [学会発表] 新規IsdG型ヘム分解酵素の構造と反応機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松井敏高,南部周介,小野由香莉, C. W. Goulding,高橋聡,秋山公男,齋藤正男
  • 学会等名: 第13回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 鳥取
  • 年月日: 2013-06-13
• [学会発表] ヘム代謝の多様な戦略 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松井敏高
  • 学会等名: 分子研シンポジウム
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2013-06-01
• [学会発表] ヘム分解の多様な分子機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松井敏高
  • 学会等名: 生物無機化学の新潮流と展望
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2013-05-25
• [学会発表] Heme Degradation without Releasing CO : Unique Reaction Mechanism of IsdG-type Heme Degrading Enzymes (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Matsui, S. Nambu, Y. Ono, C. W. Goulding, S. Takahashi, K. Tsumoto, M. Ikeda-Saito
  • 学会等名: NIH-Tohoku University-JSPS International Symposium on Cutting Edge Biomedical Research
  • 発表場所: Japan, Sendai
  • 年月日: 2013-05-10
• [学会発表] 結核菌由来ヘム分解酵素MhuDの活性中心構造と酵素活性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 南部周介,小野由香莉,松井敏高, C. W. Goulding,秋山公男,高橋聡,津本浩平,齋藤正男
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 草津
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] 黄色ブドウ球菌由来IsdGにおける特殊なヘム分解生成物 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小野由香莉,南部周介,松井敏高, C. W. Goulding,高橋聡,津本浩平,齋藤正男
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 草津
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] ヘムタンパク質におけるユニークな酸素活性化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松井敏高
  • 学会等名: 分子研研究会「生体配位化学の最前線と展望」
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2013-02-05
• [学会発表] 新規IsdG型ヘム分解酵素の構造と反応機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松井敏高,草間周介, C. W. Goulding,高橋聡,秋山公男,齋藤正男
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-12-16
• [学会発表] IsdG型酵素による新規ヘム分解機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 草間周介,松井敏高, C. W. Goulding,高橋聡,秋山公男,齋藤正男
  • 学会等名: 第45回酸化反応討論会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-11-16
• [学会発表] IsdG型酵素による新規ヘム分解機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 草間周介,松井敏高, C. W. Goulding,高橋聡,秋山公男,齋藤正男
  • 学会等名: 第6回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2012-09-07
• [学会発表] ヘム分解の新たな戦略 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松井敏高
  • 学会等名: 第11回化学系薬学若手セミナー
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-09-01
• [学会発表] 結核菌由来ヘム分解酵素MhuDの活性中心構造と反応機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 草間周介,松井敏高, C. W. Goulding,高橋聡,秋山公男,齋藤正男
  • 学会等名: 第39回生体分子科学討論会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-06-09
• [学会発表] 新規IsdG型ヘム分解酵素の構造と反応機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松井敏高, 草間周介, C. W. Goulding, 高橋聡, 秋山公男, 齋藤正男
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
• [学会発表] 結核菌由来ヘム分解酵素MhuDの活性中心構造と反応機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 草間周介,松井敏高, C. W. Goulding,秋山公男,高橋聡,齋藤正男
  • 学会等名: 第44回酸化反応討論会
  • 発表場所: 吹田
  • 年月日: 2011-11-05
• [学会発表] 結核菌由来ヘム分解酵素MhuDの活性中心構造と酵素活性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 草間周介,松井敏高, C. W. Goulding,秋山公男,高橋聡,齋藤正男
  • 学会等名: 第38回生体分子科学討論会
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2011-06-23
• [学会発表] Ring-opening mechanism of verdoheme by heme oxygenase (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Matsui, M. Ikeda-Saito
  • 学会等名: ICBIC 15
  • 発表場所: Canada, Vancouver
• [学会発表] Heme oxygenase catalytic mechanism (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Ikeda-Saito, M. Unno, T. Matsui
  • 学会等名: 15th International Conference on Biological Inorganic Chemistry
  • 発表場所: Canada, Vancouver
• [学会発表] Heme oxygenase catalytic mechanism (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Ikeda-Saito, T. Matsui, M. Unno
  • 学会等名: International Symposium on Activation of Dioxygen and Homogeneous Catalyst
  • 発表場所: Japan, Nago
• [学会発表] Ring-opening mechanism of verdoheme by heme oxygenase (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Matsui, M. Ikeda-Saito
  • 学会等名: ICBIC 15-15th International Conference on Biological Inorganic Chemistry
  • 発表場所: Vancouver, Canada
• [学会発表] Heme Degradation without Releasing CO: Unique Reaction Mechanism of IsdG-type Heme Degrading Enzymes
  • 著者名/発表者名: T. Matsui, S. Nambu, Y. Ono, C. W. Goulding, S. Takahashi, K. Tsumoto, M. Ikeda-Saito
  • 学会等名: NIH-Tohoku University-JSPS International Symposium on Cutting Edge Biomedical Research
  • 発表場所: Sendai, Japan
• [学会発表] ヘム分解の多様な分子機構
  • 著者名/発表者名: 松井敏高
  • 学会等名: 生物無機化学の新潮流と展望
  • 発表場所: 名大（名古屋）
  • 招待講演
• [学会発表] ヘム代謝の多様な戦略
  • 著者名/発表者名: 松井敏高
  • 学会等名: 分子研シンポジウム2013
  • 発表場所: 分子研（岡崎）
  • 招待講演
• [学会発表] 歪みで誘起される新たなヘム代謝反応
  • 著者名/発表者名: 松井敏高
  • 学会等名: 第13回 日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: とりぎん会館（鳥取）
  • 招待講演
• [学会発表] Heme Degradation without Releasing CO: Unique Reaction Mechanism of IsdG-type Heme Degrading Enzymes
  • 著者名/発表者名: T. Matsui, S. Nambu, Y. Ono, S. Takahashi, M. Ikeda-Saito C.W. Goulding K. Tsumoto
  • 学会等名: International Conference on BioInorganic Chemistry (ICBIC16)
  • 発表場所: Grenoble, France
  • 招待講演
• [学会発表] Unique reaction mechanisms of IsdG-type heme dagrading enzymes from pathogenic bacteria
  • 著者名/発表者名: T. Matsui
  • 学会等名: Sixth Korea-Japan Seminars on Biomolecular Sciences: Experiments and Simulations
  • 発表場所: Okazaki, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] ヘム分解の新たな戦略
  • 著者名/発表者名: 松井敏高
  • 学会等名: 第１１回化学系薬学若手セミナー
  • 発表場所: 東北大学
  • 招待講演
• [学会発表] IsdG型酵素による新規ヘム分解機構
  • 著者名/発表者名: 草間周介, 松井敏高, Celia W. Goulding, 高橋聡, 秋山公男, 齋藤正男
  • 学会等名: 第6回バイオ関連化学シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] IsdG型酵素による新規ヘム分解機構
  • 著者名/発表者名: 草間周介, 松井敏高, Celia W. Goulding, 高橋聡, 秋山公男, 齋藤正男
  • 学会等名: 第４５回酸化反応討論会
  • 発表場所: 名古屋市立大学
• [学会発表] ヘムタンパク質におけるユニークな酸素活性化
  • 著者名/発表者名: 松井敏高
  • 学会等名: 分子研研究会「生体配位化学の最前線と展望」
  • 発表場所: 分子科学研究所
  • 招待講演