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2005 年度 実績報告書

結晶構造に基づくヘムオキシゲナーゼによるヘム分解機構の検討

研究課題

研究課題/領域番号 15590260
研究機関久留米大学

研究代表者

野口 正人  久留米大学, 医学部, 教授 (10124611)

研究分担者 東元 祐一郎  久留米大学, 医学部, 講師 (40352124)
坂本 寛  九州工業大学, 情報工学部, 助教授 (70309748)
キーワード蛋白質 / 酵素 / 有機化学 / 生体分子
研究概要

ヘムオキシゲナーゼ(HO)は,基質であるヘムが自触的にO_2を活性化し3段階の酸素添加反応(ヘム→α-ヒドロキシヘム→ベルドヘム→ビリベルジン)によってヘムを開環しビリベルジン・Fe・COを生成する。我々は,平成17年度,HO反応について次の2点を明らかにした。(1)シトクロムP450還元酵素(CPR)からの電子伝達経路を探るためにFMN欠失CPRを作成し,HOによるヘムおよびベルドヘムの分解を比較検討した。FMN欠失CPRは,ヘムからの分解を全くサポートしなかったが,ベルドヘムはビリベルジン鉄キレートまで分解された。このことから,HO反応の最初の電子はFMNから供給されるが,ベルドヘムのビリベルジン鉄キレートへの転換反応には,FADあるいはNADPHから直接電子が供給されうるという,dual electron pathwayの存在が示唆された。(2)酸化型および還元型α-ヒドロキシヘムの分解反応のO_2依存性をストップトフローで検討した。酸化型α-ヒドロキシヘムは,中性pH(pH7.4)では,O_2と4x10^5 M^<-1>s^<-1>の速度常数で反応した。pH6.5では速度常数が2.8x10^5 M^<-1>s^<-1>に下がるので,酸化型では,π-neutral radical型が直接O_2の攻撃を受けるものと考えられた。還元型α-ヒドロキシヘムの反応では,還元型のベルドヘムが生成されたが,その反応は815nmに吸収を示す新しい中間体が関与する2相性反応であった。この2段階反応の速度常数はそれぞれ68と145s^<-1>であった。この結果は,α-ヒドロキシヘムのベルドヘムへの転換反応が,α-ヒドロキシヘムの還元速度よりもはるかに速いことを考慮すると,生体内では,酸化型α-ヒドロキシヘムが還元されるのに先んじて,酸化型α-ヒドロキシヘムがベルドヘムに分解されているものと考えられた。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2005

すべて 雑誌論文 (5件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] ヘムオキシゲナーゼの立体構造から見た反応機構2005

    • 著者名/発表者名
      坂本 寛
    • 雑誌名

      生化学みにれびゅー 77・7

      ページ: 634-638

  • [雑誌論文] ヒトペプチドC末端アミド化酵素-2頭酵素としての発現システムの検討および精製酵素の性質-2005

    • 著者名/発表者名
      原田 沙織
    • 雑誌名

      久留米医学会雑誌 68・7

      ページ: 187-200

  • [雑誌論文] Heme oxygenase and heme degradation2005

    • 著者名/発表者名
      Goro Kikuchi
    • 雑誌名

      BBRC 338

      ページ: 558-567

  • [雑誌論文] A Kinetic study of the mechanism of conversion of α-hydroxyheme to verdoheme while bound to heme oxygenase2005

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Sakamoto
    • 雑誌名

      BBRC 338

      ページ: 578-583

  • [雑誌論文] Neuroprotective mechanisms of lidocaine against in vitro ischemic insult of the rat hippocampal CA1 pyramidal neurons2005

    • 著者名/発表者名
      Niiyama S
    • 雑誌名

      Neurosci Res. 53・3

      ページ: 271-278

  • [図書] 基礎医学・生物系の同位体実験-放射性同位体・安定同位体・X線結晶解析の基礎-2005

    • 著者名/発表者名
      井上浩義
    • 総ページ数
      120
    • 出版者
      慧文社

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公開日: 2007-04-02   更新日: 2016-04-21  

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