コンポジット生体触媒の分子設計と進化工学

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13125101
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 江崎 信芳 京都大学, 化学研究所, 教授 (50135597)
• 研究分担者: 堀池 喜八郎 滋賀医科大学, 医学部, 教授 (80089870) ; 三浦 洌 熊本大学, 医学部, 教授 (70093466) ; 林 秀行 大阪医科大学, 医学部, 助教授 (00183913) ; 島田 秀夫 慶應義塾大学, 医学部, 助教授 (80095611) ; 広津 建 大阪市立大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10047269)
• キーワード: コンポジット生体触媒 / 補酵素 / 構造活性相関 / ピリドキサルリン酸 / コバラミン / フラビン / ヘム / ビルトイン補酵素

研究概要

班会議の開催などによって研究グループ間の緊密な連携を図ることにより、コンポジット生体触媒の構造活性相関の解明、新しいコンポジット生体触媒の創出について、以下のような成果が得られた。虎谷らは、基質結合型および基質フリー型ジオールデヒドラターゼの結晶構造に基づき、B12補酵素のCo-C結合は、補酵素が基質不在下で酵素に結合することで顕著に活性化(不安定化)され、さらに基質結合により誘起される酵素のコンホメーション変化によりホモリシスの引き金が引かれることを明らかにした。谷澤らは、銅アミン酸化酵素におけるビルトイン型キノン補酵素トパキノンの生成機構を酵素の結晶構造に基づいて明らかにするとともに、アミン酸化の触媒反応機構を解析した。三浦らは、フラビンの8位メチル基を置換することによって酸化還元電位の変化した人工フラビンを合成し、これをアシルCoAデヒドロゲナーゼに導入することで、その基質特異性を改変した。堀池らは、非ヘム2価鉄に依存したカテコールジオキシゲナーゼ反応機構の詳細を明らかにした。林秀行らは、スフィンゴ脂質の生合成に関与するピリドキサル酵素セリンパルミトイルトランスフェラーゼの反応機構を明らかにした。広津らはセリンラセマーゼの結晶構造を解析し、セリンによって修飾されたユニークな活性中心構造を発見した。江崎らは、炭素-炭素二重結合を不斉還元する新規NADPH酵素を開発し、光学活性化合物の新しい生産法に道を開いた。林高史らは、非天然合成ヘムをアポミオグロビンに挿入することにより、新しい機能を持ったミオグロビンを作出することに成功した。プロトヘム側鎖プロピオン酸末端にフラビンを連結したフラボヘムを挿入した場合、電子供給源となるNADHと共存させることにより、酸素分子が還元的に活性化された。北爪らは、有機フッ素化合物に作用する抗体触媒の機能を解析した。

研究成果

• [文献書誌] Shibata, N. et al.: "Structural rationalization for the lack of stereospecificity in coenzyme B12-dependent diol dehydratase."J.Biol.Chem.. 278・25. 22717-22725 (2003)
• [文献書誌] Matsunami, H. et al.: "Chemical rescue of a site-specific mutant of bacterial copper amine oxidase for generation of the topa quinone cofactor."Biochemistry. 43・8. 2178-2187 (2004)
• [文献書誌] Ikushiro, H. et al.: "Reactions of serine palmitoyltransferase with serine and molecular mechanisms of the actions of serine derivatives as inhibitors."Biochemistry. 43・4. 1082-1092 (2004)
• [文献書誌] Omi, R.et al.: "Crystal structures of threonine synthase from Thermus thermophilus HB8:conformational change, substrate recognition, and mechanism."J.Biol.Chem.. 278・46. 46035-46045 (2003)
• [文献書誌] Nagano, S. et al.: "Infrared spectroscopic and mutational studies on putidaredoxin-induced conformational changes in ferrous CO-P450cam."Biochemistry. 42・49. 14507-14514 (2003)
• [文献書誌] Sato, H. et al.: "Hybridization of modified-heme reconstitution and distal histidine mutation to functionalize sperm whale myoglobin."J.Am.Chem.Soc.. 126・2. 436-437 (2004)