ラジカルの高い反応性を利用する酵素とその活性化蛋白質の構造生物化学

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17370038
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 虎谷 哲夫 岡山大学, 大学院自然科学研究科, 教授 (70026318)
• 連携研究者: 飛松 孝正 岡山大学, 大学院自然科学研究科, 准教授 (30188768) ; 森 光一 岡山大学, 大学院自然科学研究科, 助教 (50379715)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2008
• キーワード: ラジカル酵素 / B12補酵素 / ジオールデヒドラターゼ / グリセロールデヒドラターゼ / 再活性化因子 / 分子シャペロン / 超分子複合体 / 立体構造

研究概要

ラジカル酵素は、生体内においてラジカルの高い反応性を制御しつつ利用することで化学的に困難な反応を触媒する。本研究では、B12関与酵素および他のラジカル酵素の結晶構造を解析し、各種の方法論を駆使して精密触媒機構を解明した。また、B12関与ラジカル酵素の再活性化蛋白質の結晶構造を解析し、それらの精密作用機作を明らかにした。さらに、両者の共発現により、ラジカル酵素の不安定性が克服でき、有用物質生産に有効であることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] What is the Identity of the Metal Ions in the Active Sites of Coenzyme B(12)-Dependent Diol Dehydratase- A Computational Mutation Analysis (2009)
  • 著者名/発表者名: Kamachi T, Takahata M, Toraya T,Yoshizawa K
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry B (印刷中) ページ: 0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of adenine anchoring and ion pairing at the coenzyme B12-binding site in diol dehydratase catalysis (2008)
  • 著者名/発表者名: Ogura K, Kunita S, Mori K, Tobimatsu T,Toraya T
  • 雑誌名: FEBS Journal 275(24) ページ: 6204-6216
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism-based inactivation of coenzyme B12-dependent diol dehydratase by 3-unsaturated 1,2-diols and thioglycerol (2008)
  • 著者名/発表者名: Toraya T, Tamura N, Watanabe T,Yamanishi M, Hieda N, Mori K
  • 雑誌名: Journal of Biochemistry 144(4) ページ: 437-446
  • 査読あり
• [雑誌論文] cDNA cloning,expression, and characterization of methyl-CpG-inding domain type 2/3 proteins from starfish and sea urchin (2008)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto M, Toraya T
  • 雑誌名: Gene 420(2) ページ: 125-134
  • 査読あり
• [雑誌論文] 酵素科学と理論化学との連携 -酵素研究の新しいパラダイムを求めて- (2008)
  • 著者名/発表者名: 虎谷哲夫、蒲池高志、吉澤一成
  • 雑誌名: 生化学 80(2) ページ: 132-138
  • 査読あり
• [雑誌論文] Histidine-a143 Assists 1,2-Hydroxyl Group Migration and Protects Radical Intermediates in Coenzyme B12-Dependent Diol Dehydratase (2008)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita K, Kawata M, Ogura K, Yamasaki A, Watanabe T, Komoto N, Hieda N, Yamanishi M, Tobimatsu T, Toraya T
  • 雑誌名: Biochemistry 47(10) ページ: 3162-3173
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular basis for specificities of reactivating factors for adenosylcobalamin-dependent diol and glycerol dehydratases (2007)
  • 著者名/発表者名: Kajiura H, Mori K, Shibata N, Toraya T
  • 雑誌名: FEBS Journal 274(21) ページ: 5556-5566
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computational mutation analysis of hydrogen abstraction and radical rearrangement steps in the catalysis of coenzyme B12-dependent diol dehydratase (2007)
  • 著者名/発表者名: Kamachi T, Toraya T, Yoshizawa K
  • 雑誌名: Chemistry 13(28) ページ: 7864-7873
  • 査読あり
• [雑誌論文] Construction and Characterization of Hybrid Dehydratases between Adenosylcobalamin-dependent Diol and Glycerol Dehydratases (2007)
  • 著者名/発表者名: Sakai T, Yamasaki A, Toyofuku S, Nishiki T, Yunoki M, Komoto N, Tobimatsu T, Toraya T
  • 雑誌名: Journal of Nutritional Science and Vitaminology 53(2) ページ: 102-108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human methionine synthase reductase is a molecular chaperone for human methionine synthase (2006)
  • 著者名/発表者名: Yamada K, Kawata T, Wada M, Mori K, Tamai H, Tanaka N, Tadokoro T, Tobimatsu T,Toraya T, Maekawa A
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 103(25) ページ: 9476-9481
  • 査読あり
• [雑誌論文] Does cob(II)alamin act as a conductor in coenzyme B(12) dependent mutases? (2006)
  • 著者名/発表者名: Kozlowski PM, Kamachi T, Toraya T,Yoshizawa K
  • 雑誌名: Angewante Chemie International Editoin 46(6) ページ: 980-983
  • 査読あり
• [雑誌論文] Survey of catalytic residues and essential roles of glutamate-a170 and aspartate-a335 in coenzyme B12-dependent diol dehydratase (2006)
  • 著者名/発表者名: Kawata M, Kinoshita K, Takahashi S,Ogura K, Komoto N, Yamanishi M, Tobimatsu T, Toraya T
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 281(27) ページ: 18327-18334
  • 査読あり
• [雑誌論文] molecular chaperone-like diol dehydratase-reactivating factor in ADP-bound and nucleotide-free forms (2005)
  • 著者名/発表者名: Mori K, Hieda N, Yamanishi M, Shibata N,Toraya T
  • 雑誌名: Acta Crystallographica F61(6) ページ: 603-605
  • 査読あり
• [雑誌論文] Release of a damaged cofactor from a coenzyme B12-dependent enzyme: X-ray structures of diol dehydratase-reactivating factor (2005)
  • 著者名/発表者名: Shibata N, Mori K, Hieda N, Higuchi Y,Yamanishi M, Toraya T
  • 雑誌名: Structure 13(12) ページ: 1745-1754
  • 査読あり
• [雑誌論文] Homoadenosylcobalamins as probes for exploring the active sites of coenzyme B12-dependent diol dehydratase and ethanolamine ammonia-lyase (2005)
  • 著者名/発表者名: Fukuoka M, Nakanishi Y, Hannak RB,Krautler B, Toraya T
  • 雑誌名: FEBS Journal 272(18) ページ: 4787-4796
  • 査読あり
• [学会発表] B12 補酵素関与エタノールアミンアンモニアリアーゼの性質と蛋白質工学的改変および結晶構造解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 虎谷哲夫
  • 学会等名: 第415 回ビタミンB 研究協議会
  • 発表場所: 東京都千代田区
  • 年月日: 2009-02-13
• [学会発表] はたらくB 群ビタミンと健康 (2008)
  • 著者名/発表者名: 虎谷哲夫
  • 学会等名: 平成20 年度「ビタミンの日」講演会
  • 発表場所: 岡山県岡山市
  • 年月日: 2008-12-13
• [学会発表] 大腸菌ピルビン酸ギ酸リアーゼ関連蛋白質PflD の遺伝子クローン化と高発現および立体構造解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 江本竜哉
  • 学会等名: 第31 回日本分子生物学会年会・第81 回日本生化学会合同大会
  • 発表場所: 兵庫県神戸市
  • 年月日: 2008-12-09
• [学会発表] B12 酵素研究における理論化学との連携(その3)計算化学的変異による活性部位残基の機能解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 虎谷哲夫
  • 学会等名: 第414 回ビタミンB 研究協議会
  • 発表場所: 京都府京都市
  • 年月日: 2008-11-15
• [学会発表] ビタミンB12 関与ラジカル酵素の構造と機能 (2008)
  • 著者名/発表者名: 虎谷哲夫
  • 学会等名: 九州大学先導物質化学研究所講演会
  • 発表場所: 福岡県福岡市
  • 年月日: 2008-11-06
• [学会発表] ジオールデヒドラターゼによる3-ヒドロキシプロピオンアルデヒド生成に対するジオールデヒドラターゼ再活性化因子の効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 森光一
  • 学会等名: 第60 回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 宮城県仙台市
  • 年月日: 2008-08-28
• [学会発表] Preparations, properties,and active-site structure of Escherichia coli ethanolamine ammonia-lyase (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Toraya
  • 学会等名: 33rd FEBSCongress & 11th IUBMB Conference
  • 発表場所: Greece (Athens)
  • 年月日: 2008-06-30
• [学会発表] 12 補酵素再生系の構築とジオールデヒドラターゼ系への組み込みの効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小倉謙一
  • 学会等名: 日本ビタミン学会第60 回大会
  • 発表場所: 宮城県仙台市
  • 年月日: 2008-06-14
• [学会発表] ビタミンB12 補酵素関与酵素の再活性化蛋白質に関する研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 森光一
  • 学会等名: 日本ビタミン学会第60 回大会 平成20 年度日本ビタミン学会奨励賞受賞講演
  • 発表場所: 宮城県仙台市
  • 年月日: 2008-06-10
• [学会発表] エタノールアミンアンモニリアーゼのX 線結晶構造解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 柴田直樹
  • 学会等名: 第8 回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 東京都江戸川区
  • 年月日: 2008-02-19
• [学会発表] B12 酵素研究における理論化学との連携:全酵素モデルを用いたQM/MM計算による精密反応機構研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: 虎谷哲夫
  • 学会等名: 第411 回ビタミンB 研究協議会
  • 発表場所: 大阪府豊中市
  • 年月日: 2008-02-19
• [学会発表] 低溶解性グリセロールデヒドラターゼの創製と機能解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 西木恒雄
  • 学会等名: 第30 回日本分子生物学会年会・第80 回日本生化学会合同大会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2007-12-13
• [学会発表] 量子化学計算によるB12 依存ジオールデヒドラターゼのミューテーション解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 吉澤一成
  • 学会等名: 第30 回日本分子生物学会年会・第80 回日本生化学会合同大会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2007-12-11
• [学会発表] βサブユニットのN 末端領域を欠失したエタノールアミンアンモニアリアーゼの調製と性質 (2007)
  • 著者名/発表者名: 稗田直樹
  • 学会等名: 第30 回日本分子生物学会年会・第80 回日本生化学会合同大会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2007-12-11
• [学会発表] B12 補酵素関与ジオールおよびグリセロールデヒドラターゼに対する再活性化因子の特異性の分子基盤 (2007)
  • 著者名/発表者名: 森光一
  • 学会等名: 第30 回日本分子生物学会年会・第80 回日本生化学会合同大会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2007-12-11
• [学会発表] ジオールデヒドラターゼの溶解性決定部位の同定と低溶解性グリセロールデヒドラターゼの創製 (2007)
  • 著者名/発表者名: 西木恒雄
  • 学会等名: 2007 年度酵素・補酵素研究会
  • 発表場所: 岡山県倉敷市
  • 年月日: 2007-11-09
• [学会発表] Mechanism-based inactivation of coenzyme B12-dependent diol dehydratase by 3-unsaturated 1,2-diols and thioglycerol (2007)
  • 著者名/発表者名: Toraya T
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Vitamin B12 and Corphins
  • 発表場所: USA (Biddeford)
  • 年月日: 2007-07-04
• [学会発表] 不飽和1,2-ジオール類によるジオールデヒドラターゼの自殺不活性化とその機構 (2007)
  • 著者名/発表者名: 虎谷哲夫
  • 学会等名: 日本ビタミン学会第59 回大会
  • 発表場所: 長崎県佐世保市
  • 年月日: 2007-05-25
• [学会発表] ATP の遷移状態アナログを用いたジオールデヒドラターゼ再活性化因子の作用機作の解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 森光一
  • 学会等名: 日本ビタミン学会第59回大会
  • 発表場所: 長崎県佐世保市
  • 年月日: 2007-05-25
• [学会発表] Radical catalysis and reactivation of B12-dependent diol and glycerol dehydratases (2006)
  • 著者名/発表者名: T. Toraya
  • 学会等名: Radicals in enzymatic catalysis
  • 発表場所: Margurg,Germany
  • 年月日: 20060300
• [学会発表] B12 補酵素関与ジオールデヒドラターゼの再活性化機構:酵素-再活性化因子複合体の生成と役割 (2006)
  • 著者名/発表者名: 森光一
  • 学会等名: 特定領域研究「生体超分子の構造形成と 機能制御の原子機構」第3 回公開シンポジウム
  • 発表場所: 茨城県つくば市
  • 年月日: 2006-12-12
• [学会発表] B12 補酵素関与ジオールデヒドラターゼ反応におけるラジカル転移の機構と活性部位残基の役割 (2006)
  • 著者名/発表者名: 虎谷哲夫
  • 学会等名: ビタミンB 研究委員会第406 回研究協議会
  • 発表場所: 京都市左京区
  • 年月日: 2006-11-25
• [学会発表] B12 補酵素関与ジオールデヒドラターゼの再活性化機構:酵素-再活性化因子複合体の生成と役割 (2006)
  • 著者名/発表者名: 森光一
  • 学会等名: 平成18 年度酵素・補酵素を楽しむ会
  • 発表場所: 大分県別府市
  • 年月日: 2006-10-07
• [学会発表] B12 補酵素関与ジオールデヒドラターゼの精密触媒機構:ラジカル転移における活 性部位残基の役割 (2006)
  • 著者名/発表者名: 虎谷哲夫
  • 学会等名: 平成18 年度酵素・補酵素を楽しむ会
  • 発表場所: 大分県別府市
  • 年月日: 2006-10-07
• [学会発表] B12 酵素の分子シャペロン様再活性化因 子 特定領域研究「生体超分子の構造形成と 機能制御の原子機構」 (2006)
  • 著者名/発表者名: 虎谷哲夫
  • 学会等名: 第2 回ワークショップ
  • 発表場所: 神奈川県三浦郡葉山町
  • 年月日: 2006-08-09
• [学会発表] Roles of Eβ97 of coenzyme B12-dependent diol dehydratase and Eβ31, Tα105, Dα166, and Dα183 in the Mg2+-bindingsite of diol dehydratase-reactivating factor for reactivation of inactivated holoenzyme (2006)
  • 著者名/発表者名: Y. Hosokawa
  • 学会等名: 20th IUBMB International Congress of Biochemistry and Molecular Biology and 11th FAOBMB Congress
  • 発表場所: Kyoto,Japan
  • 年月日: 2006-06-19
• [学会発表] ビタミンB12 酵素および関連金属イオンの生化学 (2006)
  • 著者名/発表者名: 虎谷哲夫
  • 学会等名: ビタミンB 研究委員会平成17 年度シンポジウム
  • 発表場所: 大阪市阿倍野区旭町
  • 年月日: 2006-02-10
• [学会発表] Molecular chaperone-like reactivating factors for coenzyme B12 dependent enzymes、Pacifichem 2005 (2005)
  • 著者名/発表者名: T. Toraya
  • 学会等名: Activating and Reactivating Proteins for B12 and Radical Enzymes
  • 発表場所: USA(Honolulu)
  • 年月日: 2005-12-19
• [学会発表] B12 補酵素関与ジオールデヒドラターゼの再活性化因子:結晶構造と精密作用機作 (2005)
  • 著者名/発表者名: 虎谷哲夫
  • 学会等名: 第402 回ビタミンB 研究委員会
  • 発表場所: 京都市左京区
  • 年月日: 2005-11-26
• [学会発表] X-ray structure and action mechanism of molecular chaperone-like reactivating factor for coenzyme B12-dependent diol dehydratase International Interdisciplinary Conference on Vitamins (2005)
  • 著者名/発表者名: T. Toraya
  • 学会等名: Coenzymes, and Biofactors 2005
  • 発表場所: Japan (Awaji)
  • 年月日: 2005-11-11
• [学会発表] Protein engineering of adenosylcobalamin-dependent diol dehydratase for less susceptibility to glycerol, International Interdisciplinary Conference on Vitamins (2005)
  • 著者名/発表者名: T. Tobimatsu
  • 学会等名: Coenzymes, and Biofactors 2005
  • 発表場所: Japan (Awaji)
  • 年月日: 2005-11-11
• [学会発表] Mechanism of action of reactivating factor for adenosylcobalamin dependent diol dehydratase: Evidence for displacement of DdrB by diol dehydratase and catalytic turnovers, International Interdisciplinary Conference on Vitamins (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Mori
  • 学会等名: Coenzymes, and Biofactors 2005
  • 発表場所: Japan (Awaji)
  • 年月日: 2005-11-10
• [学会発表] Purification and properties of the reactivating factor for coenzyme B12-dependent ethanolamine ammonia-lyase, International Interdisciplinary Conference on Vitamins (2005)
  • 著者名/発表者名: N. Hieda
  • 学会等名: Coenzymes, and Biofactors 2005
  • 発表場所: Japan (Awaji)
  • 年月日: 2005-11-08
• [学会発表] Roles of Dα8, Dα413,G α556, and Gα557 in the ATPase domain of the reactivating factor for coenzyme B12-dependent diol dehydratase (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Obayashi
  • 学会等名: 第78 回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸市中央区港島中町
  • 年月日: 2005-10-20
• [学会発表] How a damagedc of actor is released from a coenzyme B12 dependent enzyme: Crystal structures of diol dehydratase-reactivating factor (2005)
  • 著者名/発表者名: N. Shibata
  • 学会等名: 第78 回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸市中央区港島中町
  • 年月日: 2005-10-20
• [学会発表] Characterizationof the complexes between coenzyme B12-dependent diol dehydratase and its reactivating factor (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Mori
  • 学会等名: 第78 回日本生化学会大会
  • 年月日: 2005-10-20
• [学会発表] Characterization and action of a reactivating factor for adenosylcobalamin-dependent ethanolamine ammonia-lyase (2005)
  • 著者名/発表者名: N. Hieda
  • 学会等名: 第78 回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸市中央区港島中町
  • 年月日: 2005-10-20
• [学会発表] Radical B12 enzymes (eliminating) and their reactivating factors (2005)
  • 著者名/発表者名: T. Toraya
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Vitamin B12 & Corphins
  • 発表場所: UK(Oxford)
  • 年月日: 2005-09-18
• [学会発表] Crystallization and structure analysis of molecular chaperone-like reactivating factor for coenzyme B12 dependent diol dehydratase (2005)
  • 著者名/発表者名: T. Toraya
  • 学会等名: 30th FEBS Congress-9th IUBMB Conference
  • 発表場所: Hungary (Budapest)
  • 年月日: 2005-07-03
• [学会発表] B12 補酵素関与ジオールデヒドラターゼ反応におけるHisα143 残基の役割 (2005)
  • 著者名/発表者名: 木下宏一郎
  • 学会等名: 第57 回日本ビタミン学会大会
  • 発表場所: 三重県志摩市
  • 年月日: 2005-05-27
• [図書] 酵素ハンドブック(共著者多数のため、本人担当分の抽出不能) (2008)
  • 著者名/発表者名: 虎谷哲夫
  • 総ページ数: 1-996
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] タンパク質科学 (2005)
  • 著者名/発表者名: 虎谷哲夫
  • 総ページ数: 431-445
  • 出版者: 化学同人
• [備考] ホームページ
  • URL: http://www.okayama-u.ac.jp/labs/toraya/TOP.html
• [産業財産権] 親水性ジオールデヒドラターゼ及び疎水性グリセロールデヒドラターゼを製造する方法 (2006)
  • 発明者名: 向山正治・虎谷哲夫・飛松孝正・川田真裕・安田信三.堀川 洋
  • 権利者名: 向山正治・虎谷哲夫・飛松孝正・川田真裕・安田信三.堀川 洋
  • 産業財産権番号: 特許権・特許出願2006-78916
  • 出願年月日: 2006-03-22
• [産業財産権] グリセリンから3-ヒドロキシプロピオン酸を製造する方法 (2005)
  • 発明者名: 向山正治・虎谷哲夫
  • 権利者名: 向山正治・虎谷哲夫
  • 産業財産権番号: 特許権・特許出願2005-276016
  • 出願年月日: 2005-09-22