酢酸菌呼吸鎖におけるアルコ-ルおよびメタノ-ル脱水素酵素の機能と特性

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02660122
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 松下 一信 山口大学, 農学部, 助教授 (50107736)
• キーワード: メタノ-ル脱水素酵素 / アルコ-ル脱水素酵素 / チトクロムbo / チトクロムco / ピロロキノリンキノン

研究概要

(1)メタノ-ル資化性酢酸菌Acetobacter methanolicusのメタノ-ル酸化系呼吸鎖とエタノ-ル酸化系呼吸鎖:本菌はグリセロ-ルを炭素源として培養すると強いエタノ-ル酸化活性を示し、メタノ-ルで培養すると強いメタノ-ル酸化活性を示す。このグルセロ-ル培養菌とメタノ-ル培養菌を比較することによって、エタノ-ル酸化系はユビキノ-ルオキシダ-ゼであるチトクロムboを、メタノ-ル酸化系はチトクロムCオキシダ-ゼであるチトクロムCoを末端オキシダ-ゼとしていることが明らかになった。また、エタノ-ル酸化系は細胞膜に強く結合して機能している一方、メタノ-ル酸化系は生菌体をトルエン処理や高濃度の塩で処理するだけでその活性が失なわれることが示された。これらの結果は、両酸化系が類似のアルコ-ルの酸化反応を行うのにもかかわらず、本質的に異なる全く別の電子伝達系によって行なわれていることを示唆した。
(2)Acetobacter methanolicusのメタノ-ル脱水素酵素(MDH)とアルコ-ル脱水素酵素(ADH)の性質:MDHはメタノ-ル培養菌と可溶性画分から精製されたが、他のメチロトロ-フで精製されているα_2β_2構造をもつ酵素とは別のα_2β_2γ_2型の酵素が見出された。両酵素とも同時に精製されるチトクロムCLと反応することができるが、これらの機能の違いは現在検討中である。一方、ADHはグリセロ-ル培養菌の膜画分から可溶化精製され、他の酢酸菌の酵素と同様に三つのサブユニットから成り、そのサブユニットIとII両方にヘムCが存在していた。このADHはユビキノンと反応することができ、ユビキノンとチトクロムboを含む人工膜小胞に結合することでエタノ-ル酸化活性を示すことができる。これらの結果は、ピロロキノリンキノンを補酵素とするキノプロテインであるMDHとADHが全く異なる性質を有し、電子伝達系との連絡様式も全く異なることが示された。

研究成果

• [文献書誌] Emiko Shinagawa,Kazunobu Matsushita,Osao Adachi & Minoru Ameyama: "Evidence for Electron Transfer via Ubiquinone between Quinoproteins DーGlucose Dehydrogenase and Alcohol Dehydrogenase of Gluconobacter suboxydans" Journal of Biochemistry. 107. 863-867 (1990)
• [文献書誌] Osao Adachi,Kazunobu Matsushita,Emiko Shinagawa & Minoru Ameyama: "Calcium in Quinoprotein Methanol Dehydrogenase Can Be Replaced by Strontium" Agricultural and Biological Chemistry. 54. 2481-2483 (1990)
• [文献書誌] Osao Adachi,Kazunobu Matsushita,Emiko Shinagawa & Minoru Ameyama: "Purification and Properties of Methanol Dehydrogenase and Aldehyde Dehydrogenase from Methylobacillus glycogenes" Agricultural and Biological Chemistry. 54. 3123-3129 (1990)
• [文献書誌] Kazunobu Matsushita,Emiko Shinagawa,Osao Adachi & Minoru Ameyama: "Cytochrome a_1 of Acetobacter aceti is a cytochrome ba functioning as ubiquinol oxidase" Proceedings of National Academy of Science USA. 87. 9863-9867 (1990)
• [文献書誌] Kazunobu Matsushita,Youichiro Nagatani,Emiko Shinagawa,Osao Adachi & Minoru Ameyama: "Reconstitution of Ethanol Oxidase Respiratory Chain in the Membranes of Quinoprotein Alcohol Dehydrogenaseーdeficient Gluconobacter Strain,G.suboxydans var" Journal of Bacteriology.