新規キノン型ビルトイン補酵素の構造と触媒機能及び生合成機構

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12480180
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 谷澤 克行 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (20133134)
• 研究分担者: 岡島 俊英 大阪大学, 産業科学研究所, 助手 (10247968) ; 黒田 俊一 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (60263406)
• キーワード: キノン型補酵素 / 銅アミン酸化酵素 / アミン脱水素酵素 / トパキノン / ビルトイン補酵素 / X線結晶解析 / キノヘムプロテイン

研究概要

本研究では、最近相次いで発見されているペプチド・ビルトイン型のキノン補酵素を含有する酵素の構造と機能を明らかにするとともに、タンパク質翻訳後修飾によるキノン型ビルトイン補酵素の生合成機構を解明することを目的としている。グラム陰性細菌のPseudomonas putida及びParacoccusdenitrificansは、培地中にn-ブチルアミンやベンジルアミンを加えると、これらをエネルギー源として資化するため、キノヘムプロテイン・アミン脱水素酵素(QHAmDH)を細胞膜内のペリプラズム画分に誘導生成する。本酵素は、αβγのヘテロ三量体サブユニット構造をもち、約60kDaのα-サブユニットには2分子のヘムcが、約9kDaのγ-サブユニットには構造未知のビルトイン型キノン補酵素が含まれている。触媒反応においては、基質アミンに由来する2電子はキノン補酵素、ヘムcを経由して、アズリンやチトクロムc550などの電子受容体タンパク質に受け渡され、最終的には末端酸化酵素により分子状酸素の水への還元に使われる。平成13年度は、Ps.putida及びP.denitrificansのQHAmDHに含まれるキノン補酵素を同定するため、両細菌の酵素のX線結晶構造解析を行った。その結果、両細菌の酵素がともに新規なペプチド・ビルトイン型キノン補酵素、システイントリプトフィルキノン(CTQ)を含有することを解明するとともに、CTQを含む小サブユニットが4ヶ所の分子内チオエーテル結合を含む極めて特異な構造を有することを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] S.Iwaki, M.Ogasawara, R.Kurita, O.Niwa, K.Tanizawa, Y.Ohashi, K.Maeyama.: "Real-time Monitoring of Histamine Released from Rat Basophilic Leukemia(RBL-2H3)Cells with a Histamine Microsensor Using Recombinant Histamine Oxidase"Anal.Biochem.. (In press). (2002)
• [文献書誌] R.Kuira, K.Hayashi, T.Horiuchi, O.Niwa, K.Maeyama, K.Tanizawa: "Differential Measurement with a Microfluidic Device for the Highly Selective Continuous Measurement of Histamine Released from Rat Basophilic Leukemia Cells(RBL-2H3)"Lab.on a Chip. (In press). (2002)
• [文献書誌] A.Satoh, J.K.Kim, I.Miyahara, B.Devreese, I.Vandenberghe, A.Hacisalihoglu, T.Okajima, S.Kuroda, O.Adachi, J.A.Duine, J.Van Beeumen, K.Tanizawa, K.Hirotsu: "Crystal Structure of Quinohemoprotein Amine Dehydrogenase from Pseudomonas putida. Identification of a Novel Quinone Cofactor Encaged by Multiple Thio-Ether Cross-Bridges"J.Biol.Chem.. 277. 2830-2834 (2002)
• [文献書誌] C.Ogino, Y.Negi, H.Daido, M.Kanemasu, A.Kondo, S.Kuroda, T.Tanizawa, N.Shimizu, H.Fukuda: "Identification of novel membrane-bound phospholipase D from Streptoverticillium cinnamoneum, possessing only hydrolytic activity"Biochem.Biophys.Acta. 1530. 23-31 (2001)
• [文献書誌] K.Tanizawa, M.Kusunoki, T.Fukui: "UDP-Glucose pyrophosphorylase; primary structure and affinity labeling"J.Biochem.Mol.Biol.Biophys.. 4. 1-16 (2001)
• [文献書誌] T.Yamada, H.Iwabuki, T.Kanno, H.Tanaka, T.Kawai, H.Fukuda, A.Kondo, M.Seno, K.Tanizawa, S.Kuroda: "Physicochemical and immunological characterization of hepatitis B virus envelope particles exclusively consisting of the entire L(pre-S1+pre-S2+S)protein"Vaccine. 19. 3154-3163 (2001)
• [文献書誌] I.Vandenberghe, J.K.Kim, B.Devreese, A.Hacisalihoglu, H.Iwabuki, T.Okajima, S.Kuroda, O.Adachi, J.A.Jongejan, J.A.Duine, K.Tanizawa, J.Van Beeumen: "The Covalent Structure of the Small Subunit from Pseudomonas putida Amine Dehydrogenase Reveals the Presence of Three Novel Types of Internal Cross-Linkages. All Involving Cysteine in a Thio-Ether Bond"J.Biol.Chem.. 276. 42923-42931 (2001)
• [文献書誌] S.Hirota, T.Iwamoto, S.Kishishita, T.Okajima, O.Yamauchi, K.Tanizawa.: "Spectroscopic Observation of Intermediates Formed during the Oxidative Half-Reaction of Copper/Topa Quinone-Containing Phenylethylamine Oxidase"Biochemistry. 40. 15789-15796 (2001)
• [文献書誌] S.Datta, Y.Mori, K.Takagi, K.Kawaguchi, Z.W.Chen, T.Okajima, S.Kuroda, T.Ikeda, K.Kano, K.Tanizawa, F.S.Mathews: "Structure of a Quinohemoprotein Amine Dehydrogenase with an Uncommon Redox Cofactor and Highly Unusual Crosslinking"Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.. 98. 14268-14273 (2001)
• [文献書誌] K.Mlickova, M.Sebela, R.Cibulka, I.Frebort, P.pec, F.Liska, K.Tanizawa: "Inhibition of Copper Amine Oxidases by Pyridine-Derived Aldoximes and Ketoximes"Biochimie. 83. 995-1002 (2001)
• [文献書誌] 谷澤克行: "バイオファクター研究のブレークスルー:「PQQ」(3)TPQ, TTQ, LTQ."ビタミン. 75. 367-373 (2001)
• [文献書誌] 後藤祐児, 谷澤克行(編著): "バイオサイエンスの新世紀3 タンパク質の分子設計"共立出版株式会社. 201 (2001)