集合系マシーナリーとしての微生物の芳香環分解代謝系の構造生物学

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11169215
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 野中 孝昌 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (30242457)
• 研究分担者: 政井 英司 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (20272867) ; 福田 雅夫 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (20134512)
• キーワード: ジオキシゲナーゼ / ビフェニル / X線結晶構造解析 / 反応機構 / 酵素 / 触媒反応 / PCB / 蛋白質

研究概要

PCB分解酵素のひとつであるBphAは3つの酵素からなるマルチコンポーネント酵素であり、機能別に2つに分けられる。1つはビフェニル環の酸素原子の添加反応を触媒するオキシゲナーゼコンポーネントであり、もう1つは電子供与体であるNADHから電子をオキシゲナーゼコンポーネントに運搬する電子伝達コンポーネントである。
オキシゲナーゼコンポーネントは、terminal dioxygenaseであるBphA1とBphA2である。BphA1とBphA2は複合体を形成して存在している。活性中心は大サブユニットにあると予想される。大サブユニットには電子伝達体として【2Fe-2S】クラスター及び、非ヘムの2価の鉄イオンを1つもつ。小サブユニットの役割についてはよく分かっていないが、基質特異性に関与すると考えられている。このBphA1A2複合体の結晶構造解析に成功した。
一方、2-Hydroxyl-6-oxo-6-phenylhexa-2,4-dienoic acid加水分解酵素(BphDと称する)は、細菌のPCB分解代謝系においてBphCにより生じた芳香族化合物を加水分解する。BphDは8量体の酵素で総分子量は250kDaに達する。それぞれのサブユニットは285アミノ酸残基からなる。多重重原子同形置換法により、X線結晶構造解析を行い立体構造を明らかにした結果、それぞれのサブユニットは2つのドメインに分かれていて、活性中心が2つのドメインの間にあることが分かった。

研究成果

• [文献書誌] Nandhagopal, N., Yamada, A., Hatta, T., Masai, E., Fukuda, M., Mitsui, Y., Senda T.: "Crystal structure of 2-hydroxyl-6-oxo-6-phenylhexa-2,4-dienoic acid(HPDA)hydrolase(BphD enzyme)from the Rhodococcus sp.strain RHA1 of the PCB degradation pathway"J.Mol.Biol.. 309(5). 1139-1151 (2001)
• [文献書誌] Uragami, Y., Senda, T., Sugimoto, K., Sato, N., Nagarajan, V., Masai, E., Fukuda, M., Mitsu, Y.: "Crystal structures of substrate free and complex forms of reactivated BphC, an extradiol type ri ng-cleavage dioxygenase"J.Inorg.Biocheim.. 83(4). 269-279 (2001)