一酸化窒素合成酵素活性中心の構造機能解析

2000 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: 一酸化窒素合成酵素 / ヘム / 構造機能 / 電子スピン共鳴 / X線吸収スペクトル / 酸化還元酵素 / テトラヒドロビオプテリン

研究概要

本研究では、大腸菌で発現させたマウス神経型NO合成酵素を用い、種々の生化学的および物理化学的手法(可視、電子スピン共鳴(EPR)、X線吸収スペクトル(アメリカ、ジョージア大グループとの共同研究により遂行))により、本酵素の活性中心構造を明らかにすることを目的として、以下の成果を得た。
(i)変異酵素解析から、酵素の2量体形成がヘムおよび基質結合部位に与える変化を明らかにした。
(ii)基質アルギニンおよびヒドロキシアルギニン結合型の二量体酵素において、EPRおよびEXAFS法によりヘムの微細構造解析を行った。また、二価金属阻害剤であるCu^<2+>をプローブとしてEXAFSにより銅がヘム近傍に結合しないことを明らかにした。
(iii)単量体型で不活性型酵素の諸性質を調べた。不活性型酵素はヘム微細構造に変化がみられ、またアルギニン結合能に顕著な差がみられることを明らかにした。さらに、酵素の二量体形成には、テトラヒドロビオプテリン以外にも必要な因子があることを証明した。
以上の研究成果は、原著論文として幾つか発表し、さらに現在2報投稿中である。本研究の成果を足掛かりとして、今後さらに機能未知のテトラヒドロビオプテリン結合の際の酵素活性に対する寄与およびヘム微細構造変化の詳細解明を目指していく予定である。

研究成果

• [文献書誌] Iwasaki,T. 他: "Modulation of the remote heme site geometry of recombinant mouse neuronal nitric-oxide synthase by the N-terminal hook region"J.Biol.Chem.. 274. 7705-7713 (1999)
• [文献書誌] Iwasaki,T. 他: "Characterization of mouse nNOS2, a natural variant of neuronal nitric-oxide synthase produced in the central nervous system by slective alternative splicing"J.Biol.Chem.. 274. 17559-17566 (1999)
• [文献書誌] Hori,H,Iwasaki,T. 他: "Inhibition of neuronal nitric oxide synthase by phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate and phosphatidic acid."J.Biochem.. 126. 829-837 (1999)
• [文献書誌] Cosper,N.J. 他: "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] 堀弘幸,岩崎俊雄: "NO合成酵素の構造と機能(和文総説)"医学のあゆみ. 188. 1113-1115 (1999)
• [文献書誌] Iwasaki,T. 他: "Spectroscopic investigation of the selective cluster conversion of archaeal zinc-containing ferredoxin from Sulfolobus sp.strain 7"J.Biol.Chem.. 275. 25391-25401 (2000)