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

1991 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: アルコ-ル脱水素酵素 / メタノ-ル脱水素酵素 / 酢酸菌 / ピロロキノリンキノン(PQQ) / ユビキノン

研究概要

(1)酢酸菌アルコ-ル脱水素酵素(ADH)の構造と機能:糖酸化能の強い酢酸菌Gluconobacter suboxydans,アルコ-ル酸化能の強いAcetobacter acete,そしてメタノ-ル資化能を有するAcetobacter methanolicusの各ADHの構造を比較した。三者の酵素とも三つのサブユニットから成り、そのサブユニットIにはPQQとヘムC各一分子が、サブユニットIIには二分子のヘムCが存在することで共通であった。抗原抗体反応の結果より、A.methanolicusのADHはそのサブユニットIがA.acetiのADHに、またサブユニットIIはG.suboxydansのADHとより相同性が高いことが示された。また、これらのADHはいづれもユビキノンと反応することができ、そのため人工膜小胞にユビキノンとユビキノ-ルオキシダ-ゼ活性を有するチトクロム0とともに再構成することでエタノ-ル酸化活性を示した。更に、G.suboxydansのADHはそのサブユニットをサブユニットI IIIとサブユニットIIに解離することができ、前者のサブユニットだけでも酸性域での酸素活性を示したが、サブユニットIIを再構成することで本来の酵素活性が回復した。
(2)A.methanolicusのメタノ-ル脱水素酵素(MDH)の構造と機能:昨年度の研究で既に本菌のMDHには従来より知られていたα_2γ_2型の酵素以外に三番目のサブユニットを有する酵素が存在することを明らかにした。今年度はその第二のMDHのサブユニット構造を更に検討するとともに、このMDHの生成する条件を検討した。その結果、このMDHはα_2γ_2型のサブユニット構造を有すること、培養条件や細胞の破砕条件では変動せず、常に全体のMDHの20ー30%存在することが明らかとなった。また、ペリプラズム画分よりMDHを調製すると、その後のカラムクロマトグラフィ-でβサブユニットだけの画分が得られ、α_2γ_2型の酵素は酵素調製時にβを解離した可能性が示された。

研究成果

• [文献書誌] Kazunobu Matsushita,Y.Nagatani,E.Shinagawa,O.Adachi & M.Ameyama: "Reconstitution of the Ethanol Oxidase Respiratory Chain in Membranes of Quinoprotein Alcohol DehydrogenaseーDeficient Gluconobacter suboxydans subsp.α Strains" Journal of Bacteriology. 173. 3440-3445 (1991)
• [文献書誌] Kazunobu Matsushita,Y.Takaki,E.Shinagawa,M.Ameyama & O.Adachi: "Ethanol Oxidase Respiratory Chain of Acetic Acid Bacteria.Reactivity with Ubiquinone of Pyrroloquinoline quinoneーdependent Alcohol Dehydroーgenases Purified from Acetobacter aceti and Gluconobacter suboxydans" Bioscience,Biotechnology and Biochemistry. 56. 304-310 (1992)
• [文献書誌] Kazunobu Matsushita,H.Ebisuya,M.Ameyama & O.Adachi: "Change of the Terminal Oxidase from Cytochrome a_1 in Shaking Cultures to Cytochrome o in Static Cultures of Acetobacter aceti" Journal of Bacteriology. 174. 122-129 (1992)
• [文献書誌] Kazunobu Matsushita,K.Takahashi,M.Takahashi,M.Ameyama & O.Adachi: "Methanol and Ethanol Oxidase Respiratory Chains of the Methylotrophic Acetic Acid Bacterium,Acetobacter methanolicus" Journal of Biochemistry. 112. (1992)
• [文献書誌] M.Ameyama,Kazunobu Matsushita,E.Shinagawa,& O.Adachi: "Biochemical and Physiological Functions of Pyrroloquinoline Quinone in“Vitamins and Hormones"Vol.46" Academic Press,Inc.Harcourt Jovanovich Publishers,New York, 42 (1991)