末端酸化酵素の基質酸化特異性とプロトンポンプにおける金属活性中心の役割

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08249233
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 曽根 のぶ史 九州工業大学, 情報工学部, 教授 (20049034)
• 研究分担者: 野口 俊介 九州工業大学, 情報工学部, 助手 (30222194) ; 坂本 順司 九州工業大学, 情報工学部, 助教授 (80175364)
• キーワード: シトクロムオキシダーゼ / キノールオキシダーゼ / プロトン輸送 / 電子伝達 / 遺伝子工学 / ヘム銅活性中心 / キメラ酵素

研究概要

大腸菌のbo型キノールオキシダーゼのサブユニットIIの親水性ドメインを好熱性バシラスPS3のcaa_3型シトクロムオキシダーゼのサブユニットIIの対応する親水性ドメイン(Cu_A領域とシトクロムc領域を含む)に導入するために、bo型キノールオキシダーゼの全構造遺伝子を含むpCM13を構築した。このプラスミドを用いてbo型オキシダーゼを欠く大腸菌の株に形質転換したところ0.01〜0.02nモル/mg膜蛋白質程度のキメラ酵素の発現があった。bo型とbd型双方のオキシダーゼを欠く大腸菌の株に導入したところ、0.1〜0.2nモル/mg膜蛋白質の発現があったが、形質導入の効率は低かった。形質転換体の膜の酵素活性、PS3シトクロムオキシダーゼのサブユニットIIに対する抗体を利用したWestern分析、ヘムcの存在によって目的のキメラ酵素が確かに発現されていることを確かめることが出来た。すなわち、キメラ酵素はシトクロムcオキシダーゼ活性とキノールオキシダーゼ活性の両方を持っていた。一方同様の遺伝子の入れ換えに加えて、サブユニットIIとサブユニットIの間のストップコドンをなくし、融合蛋白質を作るようにデザインしたpCM14により形質転換した菌の膜の解析を行ったが、この場合はキメラ酵素の発現は確認できなかった。

研究成果

• [文献書誌] Kusano,T.,Kuge,S.,Sakamoto,J.,Noguchi,S.and Sone,K.: "Nucleotide and amino acid sequence for cytochrome caa3-type oxidase of Bacillus stearothermophilus K1041." Biochim. Biophys. Acta,1273,129-138. 1273. 129-138 (1996)
• [文献書誌] Kuge,S.,Noguchi,S.,Sakamoto,J.and Sone,N.: "Identification of peptide fraqments chemically cross-linked in cytochrome c oxidase from thermophilic Bacillus PS3." Biochem. Mol. Biol. International,38,181-188. 38. 181-188 (1996)
• [文献書誌] Hirota,S.,Svenson,B.,Adelroth,P.,Sone,N.Brezezinski,P.: "A Flash-Photolysis Study of the Reactions of a caa3-type cytochrome c Oxidase with Dioxygen and Carbon Monoxide" J.Bioenerg.Biomembr.28. 28. 495-501 (1996)
• [文献書誌] Sakamoto,J.,Matsumoto,A.Oobuchi,K.and Sone,N.: "Cytochrome bd-type quinol oxidase in a mutant of Bacillus stearothermophilus deficient in caa3-type cytochrome c oxidase" FEMS Microbiol. Lett.,143,151-158. 143. 151-158 (1996)
• [文献書誌] Sone,N.,Tsuchiya,N.,Inoue,M.and Noguchi,S.: "Bacillus stearothermophilus qcr operon encoding Rieske FeSprotein,cytochrome b6 and anovel-type cytochrome c1 of quinol-cytochrome c reductase." J.Biol. Chem.271,12457-12462. 271. 12457-12462 (1996)
• [文献書誌] Naqata,K.,Tsukita.S.,Tamura,T.and Sone,N.: "Acb-type cytochrome c oxidase terminates the rresporatory chain in Helicobacter pylori." Microbiology,142,1757-1763. 142. 1757-1763 (1996)