活性酸素種による遺伝子発現誘導の分子基盤

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12147208
• 研究機関: 日本医科大学
• 研究代表者: 西野 武士 日本医科大学, 医学部, 教授 (40094312)
• 研究分担者: 片山 映 日本医科大学, 医学部, 助手 (10333113) ; 松村 智裕 日本医科大学, 医学部, 助手 (20297930) ; 阿部 靖子 日本医科大学, 医学部, 講師 (60089612)
• キーワード: 活性酸素 / キサンチン脱水素酵素 / キサンチン酸化酵素 / 金属タンパク質 / X線結晶解析 / 非ヘム鉄 / ペルオキシレドキシン / 鉄結合タンパク質

研究概要

1.スーパーオキシドおよび過酸化水素それぞれの生成酵素の発現系の開発と誘導機構とスーパーオキシドセンサーの探索:キサンチン脱水素酵素のモリブデン近傍の活性中心に種々の阻害剤であるリガンドを結合させ、その構造変化を解析した。リガンドのうちX線結晶構造の解析をオキシプリノール、TEI-6272,その他で立体構造を得た。また結合にともなう構造変化を観察し、E802の基質活性化の役割など重要な情報を得た。さらに脱水素酵素から酸化酵素への変換に関与するF549とR335、R429の変異体による解析をさらに進め、コンフォメーション変化の機序を詳細に明らかにした。また殆どスーパーオキシドのみを産生する変異体を見い出したその残基のフラビンへの酸化還元電位への寄与をはじめ重要な情報を得た。
2.金属結合蛋白の同定:鉄結合タンパク質の検索をめざして、培養細胞を用いO'Farrel法またはWada法のポリアクリルアミドゲル二次元電気泳動で分画し、鉄結合タンパク質のデータバンク作成にむけて、既知鉄タンパク質のスポット同定を引き続き進めてきている。さらに鉄タンパク質をカラム分画しポリアクリルアミドゲル二次元電気泳動で解析することを進めた。
3.箱嶋らと共同でおこなったHBP23の立体構造の解析結果をもとに、活性中心のCys52,Cys173およびその周辺のアミノ酸残基の変異体を作成し、還元体であるチオレドキシンとの相互作用をカラム法、電気泳動法により解析し、反応の機序を明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] K.Igarashi I.et al.(Nishino, T): "Kinetics of inter-domain electron transfer in flavocytochrome cellobiose dehydrogenase from the white-rot fungus Phanerochaete chrysosporium"Biochem. J. 365. 521-526 (2002)
• [文献書誌] K.Akira, T.Atsuko, A.Wada, T.Nishino, A.Ishihama.: "Systematic search for zinc-binding proteins in Esherichia coli"Eur. J. Biochem.. 269. 2403-2413 (2002)
• [文献書誌] T.Nishino, Y.Amaya, S.Kawamoto, Y.Kashima, K.Okamato, T.Nishino: "Purification and Characterization of Multiple-Forms of Rat Liver Xanthine Oxidoreductase Expressed in Baculovirus-Insect Cell System"J. Biochem.. 132. 597-606 (2002)
• [文献書誌] Maiti NC, Tomita T, Kitagawa T, Okamoto K, Nishino T.: "Resonance Raman studies on xanthine oxidase : observation of Mo(VI)-ligand vibrations"J Biol Inorg Chem.. Feb;8(3). 327-333 (2003)
• [文献書誌] K.Okamoto, B.T.Eger, T.Nishino, S.Kondo, E.F.Pai, T.Nishino: "An Extremely Potent Inhibitor of Xanthine Oxidoreductase : Crystal Structure of the_Enzyme-Inhibitor Complex and Mechanism of Inhibition"J. Biol. Chem.. 278. 1848-1855 (2003)
• [文献書誌] E.Pai, T, Nishino: "The molybdenum-containing xanthine and picolic acid dehydrogenase"Metal Ions in Biological Systems (Text book, Eds.A.Siegel and H.Sigel),(Marcel Dekker, Inc., New York). 24 (2002)
• [文献書誌] Kusano T., Nishino To., Okamoto K., Hori H., Nishino T.: "The factor in bovine milk and the sulfhydryl residues of xanthine oxidoreductase responsible for conversion from dehydrogenase to oxidase forms"Flavins and Flavoproteins [Rudolf Weber Agency for Scentific Publications]. 4 (2002)