2-オキソ酸:フェレドキシン酸化還元酵素の結晶構造と機能の解析

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12660067
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 若木 高善 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助教授 (70175058)
• キーワード: 2-オキソ酸 / フェレドキシン / 酸化還元酵素 / 基質特異性 / 好熱菌 / 古細菌 / Sulfolobus / Aeropyrum

研究概要

[1]Sulfolobus sp. strain 7のOFORのX線結晶構造解析について、結晶化の条件を検討したが、昨年度以上に良いX線反射を示す結晶は得られなかった。昨年度遺伝子発現系を作成したAeropyruのOFORについても現在のところ解析に適した結晶は得られていない。構造解析には見るべき進展が無かった。
[2]Sulfolobus sp. strain 7のOFORの活性中心残基の同定
既にaサブユニットの保存配列YPITPの各部位の変異体を作成して性質を調べたが、本年度は他のOFORの立体構造及びアミノ酸配列アラインメントの比較に基づき、基質2一オキソ酸の結合に関与すると考えられる5個の残基をSulfolobus OFORで特定し、この中のArg344は必須、Thr353は活性に重要であり、b-サブユニットのLys49とLeu123は各々2-オキソグルタル酸とピルビン酸にたいする特異性を決定する残基であることを明らかにした。また、CoA結合モチーフと考えられるGXXGXGのGlyは、どの一つをAlaに変えても活性を全く失ったことから、CoA結合に必須と推測された。
[3]本研究の過程で、同じSulfolobus sp. strain 7株から、インドールピルビン酸を酸化的に脱炭酸してインドール酢酸を生成するが、フェレドキシンにもCoAにも依存しない新規な酵素を発見した。恐らくビオチンによる脱炭酸反応ので生ずるインドールアセトアルデヒドを、モリブデン、フラビン、鉄硫黄クラスターにより酸化していると考えられる。

研究成果

• [文献書誌] B.Fukuda, H.Kino, H.Matsuzawa, T.Wakagi: "Role of a highly conserved YPITP motif in 2-oxoacid : ferredoxin oxidoreductase"Eur. J. Biochem.. 268. 5639-5646 (2001)
• [文献書誌] T.Wakagi, E.Fukuda, Y. Ogawa, H.Kino, H.Matsuzawa: "A novel bifunctional molybdo-enzyme catalyzin both decarboxylation of indolepyruvate and oxidation of indoleacetaldehyde from a thermoacidophilic archaeon.Sulfolobus SD.strain 7"FEBS Letters. 510. 196-200 (2002)
• [文献書誌] K.Kojoh, E.Fukuda, H.Matsuzawa, T.Wakagi: "Zinc-coordination of aspartic acid-76 in Sulfolobus ferredoxin is not required for thermal stability of the molecule"J. Inorg. Biochem.. (In press). (2002)
• [文献書誌] 福田, 若木: "好熱性古細菌2-オキソ酸:フェレドキシン酸化還元酵素の活性中心"生化学. 73・8. 888 (2001)
• [文献書誌] 福田, 若木: "好酸好熱性古細菌Sulfolobus sp. 7の2-オキソ酸:フェレドキシン酸化還元酵素(OFOR)の2-オキソ酸認識部位"日本農芸化学会誌. 75. 314 (2001)
• [文献書誌] 西澤, 福田, 若木: "Aeropyrum pernixの二つの2-オキソ酸:フェレドキシン酸化還元酵素"日本農芸化学会誌. 75. 314 (2001)
• [文献書誌] 福田, 若木: "好酸好熱性古細菌Sulfolobus sp. strain 7の2-オキゾ酸:フェレドキシン酸化還元酵素(OFOR)の構造と機能"日本農芸化学会誌. 74. 250 (2000)
• [文献書誌] 西澤, 福田, 若木: "超好酸好熱性古細菌Aeropyrum pernixの2-オキソ酸:フェレドキシン酸化還元酵素に関する研究"日本農芸化学会誌. 74. 250 (2000)