研究課題
超好熱始原菌Aeropyrum pernix K1株由来のペルオキシレドキシン(Prx)であるThioredoxin Peroxidase (ApTPx)は、チオール依存型のペルオキシダーゼであり、過酸化水素H_2O_2やalkyl peroxideを水やアルコールに還元する働きを持つ。ApTPxは、分子量20万の10量体蛋白質であり、プロトマー1分子中に3つのシステイン残基(C50,C207,及びC213)を持ち、たとえば、過酸化水素を水に還元する反応を行う。これまでの研究から、ApTPxのアミノ酸配列は1-CysのPrxと相同性が高いのに対し、その反応機構は2-CysのPrxと同様に2つのシステイン残基(C50及びC213)が反応に必須であることが報告されている。今回、ApTPxによるH_2O_2の還元機構を解明することを目的として、変異体C207Sを用いて、3種類の過酸化水素濃度条件下においてX線結晶構造解析を行い、構造化学的及び分子ダイナミクス的見地から考察を行った。特に、ApTPxの還元体結晶を60秒間過酸化水素水に浸漬した場合に、100Kの低温でトラップした結晶の構造解析を2.0Å分解能の精度で解析したところ、1つのCysteine(Cys-SH)から、Cystein sulfenic acid (Cys-SOH)へと酸化される際の、詳細な反応メカニズムについての知見が得られた。そこでは、50番目のCys残基が過酸化水素を攻撃してS-OH中間体を形成し、配位子数4の硫黄原子(10-S-4)を持つ超原子価構造をとることが判明した。
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