2022 年度研究成果報告書

チトクロム酸化酵素はプロトンポンプ反応を局所的な構造変化で達成できるか

研究課題

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研究課題/領域番号	20K03794
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分13010:数理物理および物性基礎関連
研究機関	神奈川工科大学
研究代表者	神谷克政神奈川工科大学, 公私立大学の部局等, 教授 (60436243)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード	チトクロム酸化酵素 / 分子動力学
研究成果の概要	地球上に酸素が大量に出現して以降、生物は酸化酵素や酸素添加酵素等のタンパク質を獲得し、酸素を使った有機物の燃焼や水酸化ができるようになった。本研究の目的は、地球上の生物が酸素を使うために進化の過程で獲得したチトクロム酸化酵素等のタンパク質が酸素を効率的に使うことができる構造基盤を解明することである。研究の結果、チトクロム酸化酵素には、タンパク質表面付近の構造のわずかな歪みがタンパク質内部にある酸素分子の輸送経路まで伝わることが示唆された。また、ステロイドホルモンを合成するチトクロムP450について、基質結合部位の空間的な形の違いが酸素添加の能力の違いを生み出す仕組みを解明した。
自由記述の分野	計算生物物理学
研究成果の学術的意義や社会的意義	ヒトのチトクロム酸化酵素は、進化の過程で細菌などの原核生物がもつ酵素に付加的なサブユニットが加わったため、近年ではサブユニット付近の結合を狙った抗菌剤の創薬標的の1つとしても注目されている。本研究で得られた知見は合理的な抗菌剤の開発に寄与することが期待される。また、ステロイドホルモンを合成するチトクロムP450に対して得られた本研究の知見は、ステロイドホルモンの過剰産生で起こる疾患に対する選択性の高い阻害剤の開発に寄与することが期待される。