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先端の構造解析技術を駆使したニトリル水和酵素ファミリーの触媒機構と成熟化機構解明

研究課題

研究課題/領域番号 24350082
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 生体関連化学
研究機関秋田大学 (2014)
東京農工大学 (2012-2013)

研究代表者

尾高 雅文  秋田大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20224248)

連携研究者 黒木 良太  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, ユニット長 (30391246)
養王田 正文  東京農工大学, 大学院工学研究院, 教授 (50250105)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
2014年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2013年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2012年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
キーワード時間分割結晶構造解析 / 翻訳後修飾 / システインスルフェン酸 / 酵素反応 / 触媒機構 / 反応中間体 / 水和反応 / 結晶構造 / 酵素触媒機構 / 金属酵素 / 構造生物学 / 中性子構造解析 / 酵素反応機構 / 時分割結晶構造解析
研究成果の概要

鉄型ニトリルヒドラターゼのβR56K変異体を用いて触媒反応の時間分割結晶構造解析を行った。その結果、非ヘム鉄に配位した基質のニトリル炭素原子をαCys-SO-配位子の側鎖O原子が求核攻撃することで環状中間体を形成することを明らかにした。更に、18Oラベルした水の取込をFTIRで解析することにより、αCys-SO-配位子の側鎖O原子が触媒サイクル中にβArg56によって活性化された水分子と交換されることを明らかにした。また、チオシアネートヒドロラーゼ変異体解析から、両酵素は共通の触媒機構を有し、基質ポケットのサイズと構造が基質特異性に重要であることを明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (21件)

  • [雑誌論文] Carbonyl sulfide hydrolase from Thiobacillus thioparus strain THI115 is one of the β-carbonic anhydrase family enzymes2013

    • 著者名/発表者名
      Ogawa T, Noguchi K, Saito M, Nagahata Y, Kato H, Ohtaki A, Nakayama H, Dohmae N, Matsushita Y, Odaka M, Yohda M, Nyunoya H, Katayama Y
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 135 号: 10 ページ: 3818-3825

    • DOI

      10.1021/ja307735e

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two arginine residues in the substrate pocket predominantly control the substrate selectivity of thiocyanate hydrolase2013

    • 著者名/発表者名
      Yasuaki Yamanaka, Takatoshi Arakawa, Toshinori Watanabe, Satoshi Namima, Masa Sato, Shota Hori, Akashi Ohtaki, Keiichi Noguchi, Yoko Katayama, Masafumi Yohda, Masafumi Odaka
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: Vol. 116、Issue 1 号: 1 ページ: 22-27

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2013.01.013

    • NAID

      110009634740

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two arginine residues in the substrate pocket predominantly control the substrate selectivity of thiocyanate hydrolase.2013

    • 著者名/発表者名
      Yamanaka Y, Arakawa T, Watanabe T, Namima S, Sato M, Hori S, Ohtaki A, Noguchi K, Katayama y Yohda M, Odaka M.
    • 雑誌名

      J Biosci Bioeng.

    • NAID

      110009634740

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Reaction mechanism of nitrile hydratase proposed by the high resolution transition state structure of the enzyme-substrate complex2014

    • 著者名/発表者名
      Yasuaki Yamanaka, Yuki Kato, Koichi Hashimoto, Keisuke Iida, Kazuo Nagasawa, Hiroshi Nakayama, Naoshi Dohmae, Keiichi Noguchi, Takumi Noguchi, Masafumi Yohda, Masafumi Odaka
    • 学会等名
      7th Asian Biological Inorganic Chemistry Conference
    • 発表場所
      Surfers Paradise, Gold Coast
    • 年月日
      2014-11-30 – 2014-12-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 活性化タンパク質P15Kによるチオシアネート加水分解酵素成熟化機構の解明2012

    • 著者名/発表者名
      渡邉俊則、中西拓也、荒川孝俊、堀祥太、中山洋、片山葉子、堂前直、Gumataotao Natarie、野口恵一、養王田正文、尾高雅文
    • 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
    • 年月日
      2012-12-16
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Rhodococcus erythropolis N771由来ニトリルヒドラターゼの触媒機構における必須アルギニン残基の機能2012

    • 著者名/発表者名
      相原敬之、山中保明、野口恵一、中山洋、堂前直、養王田正文、尾高雅文
    • 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
    • 年月日
      2012-12-15
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Rhodococcus erythropolis N771 由来一酸化窒素合成酵素及び酸化還元酵素様タンパク質の発現と生化学的解析2012

    • 著者名/発表者名
      北田亜美、前田悠貴、清水敏史、山中保明、大滝証、金城大進、山田和弘、野口恵一、養王田正文、尾高雅文
    • 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
    • 年月日
      2012-12-15
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Christal Structure Analysis of the Reaction Intermediate of Nitrile Hyd ratase2012

    • 著者名/発表者名
      Masafumi Odaka, Yasuaki, Yamanaka、Koichi Hashimoto, Keiichi Noguchi, Masafumi Yohda
    • 学会等名
      The 6th Asian Biological Inorganic Chemistry Conference
    • 発表場所
      The Hong Kong Polytechnic University、香港
    • 年月日
      2012-11-05
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Functions of Two Strictly Conserved Arginine Residues in Fe-type Hydratase from Rhodococcus erythropolis N7712012

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Aihara, Yasuaki Yamanaka, Keiichi Noguchi, Masafumi Yohda, Masafumi, Odaka
    • 学会等名
      生命医薬情報学連合大会
    • 発表場所
      Tower Hall Funabori、東京都
    • 年月日
      2012-10-14
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 変異体を用いたチオシアネート加水分解酵素反応機構の解析2012

    • 著者名/発表者名
      渡邉俊則、山中保明、荒川孝俊.浪間聡志、中山洋、片山葉子、堂前直、野口恵一、養王田正文、尾高雅文
    • 学会等名
      酵素工学研究会第68回講演会
    • 発表場所
      東京大学山上会館
    • 年月日
      2012-10-05
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Rhodococcus erythropolis N771 由来一酸化窒素合成酵素及び酸化還元酵素様蛋白質の発現と生化学的解釈2012

    • 著者名/発表者名
      北田亜美、前田悠貴、清水聡史、山中保明、大滝証、金城大進、山田和弘、野口恵一、養王田正文、尾高雅文
    • 学会等名
      酵素工学研究会第68回講演会
    • 発表場所
      東京大学山上会館
    • 年月日
      2012-10-05
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ニトリルヒドラターゼファミリーの基質認識機構の違い2012

    • 著者名/発表者名
      相原敬之、佐藤雅、山中保明、渡邉俊則、野口恵一、養王田正文、尾高雅文
    • 学会等名
      酵素工学研究会第68回講演会
    • 発表場所
      東京大学山上会館
    • 年月日
      2012-10-05
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ニトリルヒドラターゼ触媒機構の時間分割X線結晶構造解析2012

    • 著者名/発表者名
      山中保明、野口恵一、養王田正文、尾高雅文
    • 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
    • 年月日
      2012-09-08
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] チオシアネート加水分解酵素の成熟化機構2012

    • 著者名/発表者名
      中西拓也、堀祥太、荒川孝俊、中山洋、片山葉子、堂前直、養王田正文、尾高雅文
    • 学会等名
      第12回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(招待講演)
    • 年月日
      2012-06-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] チオシアネート加水分解酵素基質ポケット近傍アルギニン残基の基質特異性への影響2012

    • 著者名/発表者名
      渡邉俊則、山中保明、荒川孝俊、浪間聡志、中山洋、片山葉子、堂前直、野口恵一、養王田正文、尾高雅文
    • 学会等名
      第12回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2012-06-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Corynebacterium sp. N-1074由来Halohydrin Hydrogen-halide-lyaseの構造解析2012

    • 著者名/発表者名
      渡辺文昭、大滝証、湯不二夫、尾高雄文、養王田正文
    • 学会等名
      第12回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2012-06-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Rhodococcus erythropolis N771 由来一酸化窒素合成酵素及び酸化還元酵素様タンパク質の発現と生化学的解釈2012

    • 著者名/発表者名
      北田亜美、前田悠樹、清水敏史、山中保明、大滝証、金城大進、山田和弘、野口恵一、養王田正文、尾高雅文
    • 学会等名
      第12回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2012-06-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Difference in the substrate recognition among nitrile hydratase family2012

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Aihara, Masa Sato, Yasuaki Yamanaka, Toshinori Watanabe, Keiichi Noguchi, Masafumi Yohda, Masafumi Odaka
    • 学会等名
      12th Japan - China-Korea Joint Symposium on Enzyme Enginnerin
    • 発表場所
      Kanazwa Excel Hotel Tokyu, 石川県
    • 年月日
      2012-05-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ニトリルヒドラターゼ触媒機構の時間分割結晶構造解析

    • 著者名/発表者名
      山中保明、橋本浩一、野口恵一、養王田正文、尾高雅文
    • 学会等名
      第13回 日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      鳥取市、日本、とりぎん文化会館
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Two arginine residues in the substrate pocket predominantly control the substrate selectivity of thiocyanate hydrolase

    • 著者名/発表者名
      M.Odaka、Y.Yamanaka、T.Watanabe、M.Yohda
    • 学会等名
      ICBIC16, Grenoble in 2013
    • 発表場所
      Grenobres, France,Alpes Congres
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ニトリルヒドラターゼ触媒反応の時間分割X線結晶構造解析

    • 著者名/発表者名
      山中保明、橋本浩一、野口恵一、養王田正文、尾高雅文
    • 学会等名
      第86回日本生化学会大会
    • 発表場所
      横浜、日本、パシフィコ横浜
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] TWO ARGININE RESIDUES IN THE SUBSTRATE POCKET PREDOMINANTLY CONTROL THE SUBSTRATE SELECTIVITY OF THIOCYANATE HYDROLASE

    • 著者名/発表者名
      Masafumi ODAKA、Yasuaki Yamanaka、Takatoshi Arakawa、Satoshi Namima、Shota Hori、Akashi Ohtaki、Keiichi Noguchi、Yoko Katayama、Masafumi Yohda
    • 学会等名
      Enzyme Engineering XXII
    • 発表場所
      Toyama, Japan、富山国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 時間分割X線結晶構造解析によるニトリルヒドラターゼ触媒反応機構の解明

    • 著者名/発表者名
      山中保明、野口恵一、養王田正文、尾高雅文
    • 学会等名
      錯体化学会 第63回討論会
    • 発表場所
      沖縄県、日本、琉球大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] REACTION MECHANISM OF NITRILE HYDRATASE PROPOSED BY TIME RESOLVED X-RAY CRYSTALLOGRAPHY

    • 著者名/発表者名
      Yasuaki Yamanaka、Koichi Hashimoto、Keiichi Noguchi、Masafumi Yohda、Masafumi Odaka
    • 学会等名
      54th Annual Conference of Association of Microbiologists of India
    • 発表場所
      Haryana, INDIA、Maharshi Dayanand University
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2012-04-24   更新日: 2019-07-29  

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