一酸化窒素合成酵素活性中心の構造機能解析

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11780455
• 研究機関: 日本医科大学
• 研究代表者: 岩崎 俊雄 日本医科大学, 医学部, 講師 (40277497)
• キーワード: NO合成酵素 / ヘム / テトラヒドロビオプテリン / 電子スピン共鳴 / X線吸収スペクトル

研究概要

カルモジュリン依存性の複合ヘムフラビン蛋白質であるマウス脳神経型NO合成酵素(nNOS)の活性中心構造ならびに酵素の活性化機能の解明を目的とし、すでに構築した大腸菌発現系を用いて以下の研究成果を得た。(1)可視、電子スピン共鳴、X線吸収スペクトル法により、アルギニン結合型、ヒドロキシアルギニン結合型、銅イオン阻害型マウスnNOSホロ酵素二量体のヘム微細環境の構造解析を行った。(2)NO合成酵素活性に影響を与える諸因子について検討を加えた。テトラヒドロビオプテリン非存在下で精製して得た単量体型nNOSを用い、酵素の二量体化、プテリンの結合、NO合成酵素活性に密接な関係があることを明らかにした。(3)マウス中枢神経系に特異的に発現しているnNOS2とよばれるnNOS遺伝子オルターナティブ・スプライシング産物を大腸菌で大量発現させ、ヘム結合能はあるが、正常なFe-S(thiolate)結合が形成されず、二量体化形成能もないことを見い出した。nNOS2はアルギニンを基質とせず、NO合成酵素活性もないことを明らかにした。以上の結果を総合し、酵素の二量体化に伴うヘム遠位の基質結合ポケットの構造変化により、nNOSの活性化がなされることが示唆された。今後はこの活性化機構につき、さらに詳細な解析を行う予定である。

研究成果

• [文献書誌] 堀 弘幸: "NO合成酵素の構造と機能"医学のあゆみ. 188(No.13). 1113-1115 (1999)
• [文献書誌] Iwasaki, T.: "Modulation of the remote heme site geometry of recpmbiant mouse neuronal nitric-oxide synthase by the N-terminal hook region."J. Biol. Chem.. 274. 7705-7713 (1999)
• [文献書誌] Iwasaki, T.: "Characterization of mouse nNOS2, a natural variant of neuronal nitric-oxide synthase produced in the central nervous system by selsective alternative splicing."J. Biol. Chem.. 274. 17559-17566 (1999)
• [文献書誌] Cosper, N. J.: "Structural conservation of the isolated zinc site in archaeal zinc-containing ferredoxins as revealed by X-ray absorption spectroscopic analysis and its evolutionary implications."J. Biol. Chem.. 274. 23160-23168 (1999)
• [文献書誌] Hori, H: "Inhibition of neuronal nitric oxide synthase by phosphatidylinositol 4,5-bisphoshate and phosphatidic acid."J. Biochem.. 126. 829-837 (1999)