ヘムオキシゲナーゼの酵素化学的検討とヘム分解系マシーナリーへの展開

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18550153
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生体関連化学
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 坂本 寛 九州工業大学, 大学院・情報工学研究院, 准教授 (70309748)
• 研究分担者: 安永 卓生 九州工業大学, 大学院・情報工学研究院, 教授 (60251394)
• 連携研究者: 東元 祐一郎 久留米大学, 医学部, 准教授 (40352124)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: 酵素反応 / 蛋白質 / ヘム / 構造解析 / シグナル伝達

研究概要

ヘムオキシゲナーゼ(HO)はヘム代謝系の律速酵素で、NADPH-シトクロムP450還元酵素から電子の供給を受け、ヘムを3段階からなる酸素依存性の反応によって分解し、ビリベルジン、一酸化炭素および鉄イオンを生成する。ビリベルジンは、ビリベルジン還元酵素によって直ちにビリルビンに還元される。本研究では、HOの触媒作用機序の解明と、ヘム代謝酵素および関連タンパク質の相互作用の探求を総合的に展開し、HOの生理機能を分子レベルで理解するための基盤作りを行った。

研究成果

• [雑誌論文] Crystal structure of rat heme oxygenase-1 in complex with ferrous verdoheme : presence of a hydrogen bond network on the distal side (2009)
  • 著者名/発表者名: Sato, H., Sugishima, M., Sakamoto, H., Higashimoto, Y., Shimokawa, C., Fukuyama, K., and Noguchi, M.
  • 雑誌名: Biochem. J. 419 ページ: 339-345
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional Analysis of Heme Regulatory Motifs of Rat Heme Oxygenase-2 (2009)
  • 著者名/発表者名: Nakashima, S., Higashimoto, Y., Noguchi, Y., and Sakamoto, H.
  • 雑誌名: In : Nomizu, M. (Ed.): Peptide Sci-ence 2008. Protein Research Foundation, Osaka ページ: 217-220
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional Analyses of Pseudomonas putida Benzoate Transporters Expressed in the Yeast Sac-charomyces cerevisiae (2008)
  • 著者名/発表者名: Nishikawa, Y., Yasumi, Y., Noguchi, S., Sakamoto, H., ands Nikawa, J.
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem 72 ページ: 2034-2038
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mass spectrometric identifica-tion of lysine residues of heme oxygenase-1 that are involved in its interaction with NADPH-cytochrome P450 reductase. (2008)
  • 著者名/発表者名: Higashimoto, Y., Sugishima, M., Sato, H., Sakamoto, H., Fukuyama, K., Palmer, G., and Noguchi, M.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun 367 ページ: 852-858
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interaction between Heme and Synthetic Peptides Containing Heme Regulatory Motifs of Rat Heme Oxygenase-2. (2008)
  • 著者名/発表者名: Nakashima, S., Higashimoto, Y., Noguchi, M., and Sakamoto, H.
  • 雑誌名: In : Aimoto, S. (Ed.): Peptide Sci-ence 2007. Protein Research Foundation, Osaka ページ: 249-250
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynein pulls microtubules without rotating its stalk (2008)
  • 著者名/発表者名: Ueno, H., Yasunaga, T., Shigyoji, C, and Hirose, K.
  • 雑誌名: Proc. Nat. Acad. Sci. USA 105 ページ: 19702-19707
  • 査読あり
• [雑誌論文] Partially functional outer arm dynein in a novel Chlamydomonas mutant expressing a truncated γ heavy chain. (2008)
  • 著者名/発表者名: Liu, Z., Takazaki, H., Nakazawa, Y., Sakato, M., Yagi, T., Yasunaga, T., King, S.M., and Kamiya, R.
  • 雑誌名: Eukaryotic Cell 7 ページ: 1136-1145
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis for tropomyosin overlap in thin(actin)filaments and the generation of a molecular swivel by troponin-T (2008)
  • 著者名/発表者名: Murakami, K., Stewart, M., Nozawa, K., Tomii, K., Kudou, N., Igarashi, N., Shirakihara, Y., Wakatsuki, S., Yasunaga, T., and Wakabayashi, T.
  • 雑誌名: Proc. Nat. Acad. Sci. USA 105 ページ: 7200-7205
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of a 2k CCD camera with an epitaxially-grown CsI scintillator for recording energy-filtered electron cryo-micrographs (2008)
  • 著者名/発表者名: Yasunaga, T., Wakabayashi, T.
  • 雑誌名: J. Electron Microsc 57 ページ: 101-112
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical reduction of ferrous α-verdoheme in complex with heme oxygenase-1 (2007)
  • 著者名/発表者名: Sato, H., Higashimoto, Y., Sakamoto, H., Sugishima, M., Takahashi, K., Palmer, G., and Noguchi, M.
  • 雑誌名: J. Inorg. Biochem 101 ページ: 1394-1399
  • 査読あり
• [雑誌論文] ヘム分解の自己分解メカニズム-ヘム分解酵素ヘムオキシゲナーゼの触媒機構 (2007)
  • 著者名/発表者名: 坂本寛
  • 雑誌名: 化学と工業, 日本化学会 60巻9号 ページ: 868-887
• [雑誌論文] Alternative cyanide-binding modes to the haem iron in haem oxygenase (2007)
  • 著者名/発表者名: Sugishima, M., Oda, K., Ogura, T., Sakamoto, H., Noguchi, M., and Fukuyama, K.
  • 雑誌名: Acta. Crystallogr. Sect. F Struct. Biol. Cryst. Commun 63 ページ: 471-474
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray crystallographic and biochemical characterization of the inhibitory action of an imidazole-dioxolane compound on heme oxygenase (2007)
  • 著者名/発表者名: Sugishima, M., Higashimoto, Y., Oishi, T., Takahashi, K., Sakamoto, H., Noguchi, M., and Fukuyama, K.
  • 雑誌名: Biochemistry 46 ページ: 1860-1867
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis for calcium-regulated relaxation of striated muscles at interaction sites of troponin with actin and tropomyosin (2007)
  • 著者名/発表者名: Murakami, K., Yumoto, F., Ohki, S. Y., Yasunaga, T., Tanokura, M., and Wakabayashi, T.
  • 雑誌名: Adv. Exp. Med. Biol 592 ページ: 71-86
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Actin Homolog of the Archaeon Thermoplasma acidophilum That Retains the Ancient Characteristics of Eukaryotic Actin (2007)
  • 著者名/発表者名: Hara, F., Yamashiro, K., Nemoto, N., Ohta, Y., Yokobori, S., Yasunaga, T., Hisanaga, S., and Yamagishi, A.
  • 雑誌名: J. Bacteriol 189 ページ: 2039-2045
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparative analysis of the protein folding activities of two chaperonin subunits of Thermococcus strain KS-1 : the effects of beryllium fluoride (2007)
  • 著者名/発表者名: Yoshida T., Iizuka R., Itami K., Yasunaga T., Sakuraba H., Ohshima T., Yohda M., and Maruyama T.
  • 雑誌名: Extremophiles 11 ページ: 225-235
  • 査読あり
• [雑誌論文] Domains 16 and 17 of tropoelastin in elastic fibre formation (2007)
  • 著者名/発表者名: Wachi, H., Sato, F., Nakazawa, J., Nonaka, R., Szabo, Z., Urban, Z., Yasunaga, T., Maeda, I., Okamoto, K., Starcher B. C., and Li, D. Y
  • 雑誌名: Biochem. J. 402 ページ: 63-70
  • 査読あり
• [雑誌論文] A genetically encoded metallothionein tag enabling efficient protein detection by electron microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: Nishino, Y., Yasunaga, T., and Miyazawa, A.
  • 雑誌名: J. Electron Microsc 56 ページ: 93-101
  • 査読あり
• [雑誌論文] 電子顕微鏡画像解析ソフトウェア統合環境Eosの試み (2007)
  • 著者名/発表者名: 安永卓生
  • 雑誌名: 顕微鏡 42巻3号 ページ: 214-216
  • 査読あり
• [雑誌論文] The reactions of heme- and verdoheme-heme oxygenase-1 complexes with FMN-depleted NADPH-cytochrome P450 reductase-electrons required for verdoheme oxidation can be transferred through a pathway not involving FMN. (2006)
  • 著者名/発表者名: Higashimoto, Y., Sato, H., Sakamoto, H., Takahashi, K., Palmer, G., and Noguchi, M.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem 281 ページ: 31659-31667
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic model construction of protein complexes from electron micrographs and visualization of their 3D structure using VR system. (2006)
  • 著者名/発表者名: Noda, K., Nakamura, M., Nishida, R., Yoneda, Y., Yamaguchi, Y., Tamura, Y., Nakuamura, H., and Yasunaga, T.
  • 雑誌名: J. Plasma Physics 72 ページ: 1037-1040
  • 査読あり
• [雑誌論文] 知っておきたい分析・検出法(9)電子顕微鏡法-生命研究での新展開- (2006)
  • 著者名/発表者名: 安永卓生
  • 雑誌名: 現代化学 424巻
• [学会発表] 質量分析法によるヘムオキシゲナーゼとNADPH-シトクロムP450還元酵素・ビリベルジン還元酵素との相互作用解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 東元祐一郎、杉島正一、佐藤秀明、下川千寿、原田沙織、坂本寛、野口正人
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会・第81回日本生化学会大会合同大会(BMB2008)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-10
• [学会発表] ヘムオキシゲナーゼ-1を応用した新型バイオセンサーの開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 古賀真也、東元祐一郎、野口正人、坂本寛
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会・第81回日本生化学会大会合同大会(BMB2008)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-10
• [学会発表] CO配位型ベルドヘム-ヘムオキシゲナーゼ複合体のオキサポルフィリン環の還元 (2008)
  • 著者名/発表者名: 佐藤秀明、東元祐一郎、坂本寛、杉島正一、下川千寿、原田沙織、野口正人
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会・第81回日本生化学会大会合同大会(BMB2008)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-10
• [学会発表] Crystal structure of rat verdoheme-heme oxygenase-1 complex (2008)
  • 著者名/発表者名: 杉島正一、佐藤秀明、東元祐一郎、坂本寛、下川千寿、原田沙織、福山恵一、野口正人
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会・第81回日本生化学会大会合同大会(BMB2008)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-10
• [学会発表] ラットheme oxygenase-1のヘム結合の熱力学的特性にイオン強度が及ぼす影響 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岩崎浩之、大村昇、東元祐一郎、野口正人、小松英幸、坂本寛
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会・第81回日本生化学会大会合同大会(BMB2008)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-10
• [学会発表] ラットヘムオキシゲナーゼ-2由来HRMペプチドのヘム相互作用解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 中島正太、高尾研司朗、東元祐一郎、野口正人、坂本寛
  • 学会等名: 第31回日本分子生物学会・第81回日本生化学会大会合同大会(BMB2008)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-10
• [学会発表] ラットヘムオキシゲナーゼ-2が持つヘム調節モチーフの機能解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 中島正太、東元祐一郎、野口正人、坂本寛
  • 学会等名: 第45回ペプチド討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-10-29
• [学会発表] Surface plasmon resonance and masss pectrometric analysis of proteinprotein interaction in heme degradation system (2008)
  • 著者名/発表者名: 坂本寛、東元祐一郎、杉島正一、野口正人
  • 学会等名: The 1st Japan-Korea joint symposium on bio-microsensing technology
  • 発表場所: 北九州
  • 年月日: 2008-05-23
• [学会発表] 質量分析法によるヘムオキシゲナーゼとNADPH-シトクロムP450還元酵素・ビリベルジン還元酵素との相互作用解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 東元祐一郎、杉島正一、佐藤秀明、野口正人、坂本寛
  • 学会等名: 平成20年度日本生化学会九州支部例会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-05-18
• [学会発表] ラット由来ヘムオキシゲナーゼ-2が持つヘム調節モチーフの機能解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 中島正太、東元祐一郎、野口正人、坂本寛
  • 学会等名: 平成20年度日本生化学会九州支部例会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-05-18
• [学会発表] ラットHeme oxygenase-1のヘム結合の熱力学的特性に与えるイオン強度変化の影響 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岩崎浩之、大村昇、野口正人、東元祐一郎、小松英幸、坂本寛
  • 学会等名: 平成20年度日本生化学会九州支部例会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-05-18
• [学会発表] ヒトHeme oxygenase-1遺伝子のSNPsによるアミノ酸置換が酵素機能に与える影響 (2008)
  • 著者名/発表者名: 堤由佳、新村理、東元祐一郎、野口正人、坂本寛
  • 学会等名: 平成20年度日本生化学会九州支部例会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-05-18
• [学会発表] 蛍光ラベル化したHeme oxygenase-1を利用したヘムセンサーの開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 鈴居詠之郎、古賀真也、東元祐一郎、野口正人、坂本寛
  • 学会等名: 平成20年度日本生化学会九州支部例会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2008-05-18
• [学会発表] ヘムオキシゲナーゼのヘム結合能の解析とヘムセンサーへの応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 坂本寛
  • 学会等名: 第10回生命化学研究会シンポジウム
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2008-01-08
• [学会発表] クライオ電子顕微鏡法によるヘムオキシゲナーゼ-1・シトクロムP450還元酵素複合体の結合様式の解明 (2007)
  • 著者名/発表者名: 中尾亮太、堤由佳、東元祐一郎、野口正人、坂本寛、安永卓生
  • 学会等名: 第45回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-21
• [学会発表] ヒトheme oxygenase-1のヘム分解活性および立体構造に対するアミノ酸置換を伴うSNPsの影響 (2007)
  • 著者名/発表者名: 堤由佳、岩竹麻理子、新村理、東元祐一郎、野口正人、坂本寛
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会・第80回日本生化学会大会合同大会(BMB2007)
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-12
• [学会発表] ラットヘムオキシゲナーゼ-1によるヘム結合のカロリメトリー解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 大村昇、田中知子、小松秀幸、東元祐一郎、野口正人、坂本寛
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会・第80回日本生化学会大会合同大会(BMB2007)
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-12
• [学会発表] ラットヘムオキシゲナーゼ-2のヘム調節モチーフ含有ペプチドのヘムとの相互作用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 中島正太、東元祐一郎、野口正人、坂本寛
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会・第80回日本生化学会大会合同大会(BMB2007)
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-12
• [学会発表] Electrochemical reduction of ferrous α-verdoheme-rat heme oxygenase-1 complex (2007)
  • 著者名/発表者名: 佐藤秀明、東元祐一郎、坂本寛、野口正人
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会・第80回日本生化学会大会合同大会(BMB2007)
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-12
• [学会発表] ラットヘムオキシゲナーゼ-2のヘム調節モチーフ含有合成ペプチドのヘムとの相互作用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 中島正太、東元祐一郎、野口正人、坂本寛
  • 学会等名: 第44回ペプチド討論会
  • 発表場所: 富山市
  • 年月日: 2007-11-08
• [学会発表] ヘム分解酵素ヘムオキシゲナーゼの構造・反応・相互作用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 坂本寛
  • 学会等名: 第31回蛋白質と酵素の構造と機能に関する九州シンポジウム
  • 発表場所: 湯布院
  • 年月日: 2007-09-22
• [学会発表] FMN欠失NADPH-シトクロムP450還元酵素を用いたヘムオキシゲナーゼ反応における電子授受機構の検討 (2007)
  • 著者名/発表者名: 東元祐一郎、佐藤秀明、杉島正一、坂本寛、野口正人
  • 学会等名: 第7回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2007-05-24
• [学会発表] ラットヘムオキシゲナーゼ-2のヘム調節モチーフの合成とヘムとの相互作用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 中島正太、東元祐一郎、野口正人、坂本寛
  • 学会等名: 平成19年度日本生化学会九州支部例会
  • 発表場所: 宮崎
  • 年月日: 2007-05-19
• [学会発表] ベルドヘム-ヘムオキシゲナーゼ複合体の電気化学的還元 (2007)
  • 著者名/発表者名: 佐藤秀明、東元祐一郎、坂本寛、野口正人
  • 学会等名: 平成19年度日本生化学会九州支部例会
  • 発表場所: 宮崎
  • 年月日: 2007-05-19
• [学会発表] イミダゾール-ジオキソレン化合物によるヘムオキシゲナーゼの阻害機構 (2007)
  • 著者名/発表者名: 杉島正一、東元祐一郎、大石徹、高橋秀典、坂本寛、野口正人、福山恵一
  • 学会等名: 平成19年度日本生化学会九州支部例会
  • 発表場所: 宮崎
  • 年月日: 2007-05-19
• [学会発表] クライオ電子顕微鏡法によるヘムオキシゲナーゼ-1・シトクロムP450還元酵素複合体の結合様式の解明 (2007)
  • 著者名/発表者名: 中尾亮太、堤由佳、東元祐一郎、野口正人、安永卓生、坂本寛
  • 学会等名: 平成19年度日本生化学会九州支部例会
  • 発表場所: 宮崎
  • 年月日: 2007-05-19
• [図書] 酵素ハンドブック第3版 (2008)
  • 著者名/発表者名: 坂本寛
  • 総ページ数: 996,877-880, 883-885
  • 出版者: 朝倉書店(分担執筆)
• [図書] 実験化学講座 (2006)
  • 著者名/発表者名: 安永卓生
  • 出版者: 電子顕微鏡の節(共著)(丸善(株))
• [備考]
  • URL: http://www.bio.kyutech.ac.jp/~sakakan/index.html