ヘムオキシゲナーゼの反応機構

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21350087
• 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: 生体関連化学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 齋藤 正男 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (70302239)
• 連携研究者: 松井 敏高 東北大学, 多元物質科学研究所, 講師 (90323120) ; 海野 昌喜 茨城大学, フロンティア応用原子科学研究センター, 准教授 (10359549)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: ヘム / 酸素活性化 / 結晶構造解析 / ベルドヘム / 反応機構 / 構造活性相関

研究概要

ヘム分解酵素の反応において最も重要なポルフィリン環開裂反応を詳細に検討した。分光測定により鉄4価錯体を開裂中間体として同定し、中間体. 酵素複合体の結晶構造解析および理論計算の結果も合わせて長年の謎であった開裂機構を解明した。また、独自に発見した開裂反応の機構を解明し、新反応は動物細胞中でも進行しうることを示した。以上の結果により、ヘム分解反応の化学的理解が深まり、生理的に重要な知見も得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Heme regulates B-cell differentiation, antibody class switch, and heme oxygenase-1 expression in B cell as a ligand of Bach2 (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Watanabe-Matsui, A. Muto, T. Matsui, A. Itoh-Nakadai, O. Nakajima, K. Murayama, M. Yamamoto, M. Ikeda-Saito, K. Igarashi
  • 雑誌名: Blood 巻: 117 ページ: 5438-5448
  • 査読あり
• [雑誌論文] 金属タンパク質のX線結晶構造解析:ヘム分解酵素の反応中間体 (2011)
  • 著者名/発表者名: 海野昌喜, 松井敏高, 齋藤正男
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 53 ページ: 213-218
  • 査読あり
• [雑誌論文] ヘム分解における酸素活性化:活性酸素の有効利用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松井敏高
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 51 ページ: 132-133
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heme oxygenase reveals its strategy for catalyzing three successive oxygenation reactions (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Matsui, M. Unno, M. Ikeda-Saito
  • 雑誌名: Acc. Chem. Res. 巻: 43 ページ: 240-247
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dioxygen activation for self-degradation of heme : Reaction mechanism and regulation of heme oxygenase. (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Matsui, M. Iwasaki, R. Sugiyama, M. Unno, M. Ikeda-Saito
  • 雑誌名: Inorg. Chem 巻: 49 ページ: 3602-3609
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solution 1H NMR characterization of substrate-free C. diphtheriae heme oxygenase : Pertinence for determining magnetic axes in paramagnetic substrate complexes. (2010)
  • 著者名/発表者名: Z. Du, M. Unno, T. Matsui, M. Ikeda-Saito, G. N. La Mar
  • 雑誌名: J. Inorg. Biochem 巻: 104 ページ: 1063-1070
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enzymatic ring-opening mechanism of verdoheme by the heme oxygenase : A combined X-ray crystallography and QM/MM study. (2010)
  • 著者名/発表者名: W. Lai, H. Chen, T. Matsui, K. Omori, M. Unno, M. Ikeda-Saito, S. Shaik
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 132 ページ: 12960-12970
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heme-dependent autophosphorylation of a heme sensor kinase, ChrS, from Corynebacterium diphtheriae reconstituted in proteoliposomes. (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Ito, S. Nakagawa, A. Komagata, M. Ikeda-Saito, Y. Shiro, H. Nakamura
  • 雑誌名: FEBS Lett. 巻: 583 ページ: 2244-2248
  • 査読あり
• [学会発表] Ring-opening mechanism of verdoheme by heme oxygenase (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Matsui, M. Ikeda-Saito
  • 学会等名: ICBIC 15
  • 発表場所: Canada, Vancouver
  • 年月日: 2011-08-07
• [学会発表] Heme oxygenase catalytic mechanism (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Ikeda-Saito, M. Unno, T. Matsui
  • 学会等名: 15th International conference on biological inorganic chemistry
  • 発表場所: Canada, Vancouver
  • 年月日: 2011-08-07
• [学会発表] Heme oxygenase catalytic mechanism (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Ikeda-Saito, T. Matsui, M. Unno
  • 学会等名: International symposium on activation of dioxygen and homogeneous catalyst
  • 発表場所: Japan, Nago
  • 年月日: 2011-07-03
• [学会発表] Heme oxygenase catalytic mechanism (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Ikeda-Saito, T. Matsui, M. Unno
  • 学会等名: Pacifichem 2010
  • 発表場所: U. S. A., Honolulu
  • 年月日: 2010-12-20
• [学会発表] Ring-opening mechanism of verdoheme catalyzed by heme oxygenase (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Matsui, M. Ikeda-Saito
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: USA, Honolulu
  • 年月日: 2010-12-18
• [学会発表] ヘム分解酵素によるベルドヘム開環メカニズム (2010)
  • 著者名/発表者名: 松井敏高, 海野昌喜, 齋藤正男
  • 学会等名: 第43回酸化反応討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-11-13
• [学会発表] Ring opening mechanism of verdoheme catalyzed by heme oxygenase (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Matsui, M. Unno, M. Ikeda-Saito
  • 学会等名: 第48回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] Catalytic mechanism of heme oxygenase, a central enzyme for heme catabolism (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Ikeda-Saito, T. Matsui, M. Unno
  • 学会等名: 1st Asian chemical biology conference
  • 発表場所: Korea, Seoul
  • 年月日: 2010-06-25
• [学会発表] ヘムオキシゲナーゼによるベルドヘム開環反応 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松井敏高, 海野昌喜, 齋藤正男
  • 学会等名: 第37回生体分子科学討論会
  • 発表場所: 山口
  • 年月日: 2010-06-19
• [学会発表] 構造を基にしたグルタミン酸受容体, GluR5GluR6選択的化合物の設計 (2009)
  • 著者名/発表者名: 海野昌喜, 篠原正将, 高山昴一郎, 渡邉朋子, 田中秀治, 酒井隆一, 佐々木誠, 齋藤正男
  • 学会等名: 2009年日本結晶学会年会
  • 発表場所: 兵庫県西宮市
  • 年月日: 2009-12-05
• [学会発表] ベルドヘム-ヘムオキシゲナーゼ複合体の構造解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 松井敏高, 大森宏平, 齋藤正男
  • 学会等名: 第42回酸化反応討論会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2009-11-14
• [学会発表] 構造を基にしたグルタミン酸受容体GluR5選択的化合物の設計 (2009)
  • 著者名/発表者名: 海野昌喜, 篠原正将, 高山昴一郎, 渡邉朋子, 田中秀治, 酒井隆一, 佐々木誠, 齋藤正男
  • 学会等名: 日本化学会関東支部茨城地区研究交流会
  • 発表場所: 日立
  • 年月日: 2009-11-06
• [学会発表] 構造を基にしたグルタミン酸受容体GluR5選択的化合物の設計 (2009)
  • 著者名/発表者名: 海野昌喜, 篠原正将, 高山昴一郎, 渡邉朋子, 田中秀治, 酒井隆一, 佐々木誠, 齋藤正男
  • 学会等名: 第82回日本生化学会大会
  • 発表場所: 兵庫県西宮市
  • 年月日: 2009-10-22
• [学会発表] Structure of heme oxygenase catalytic intermediates (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Ikeda-Saito
  • 学会等名: 42nd IUPAC Congress
  • 発表場所: United Kingdom, Glasgow
  • 年月日: 2009-08-02
• [学会発表] Ring opening mechanism of verdoheme catalyzed by heme oxygenase (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Matsui, K. Omori, M. Ikeda-Saito
  • 学会等名: 2nd International symposium on bioinorganic chemistry of the new era
  • 発表場所: Japan, Takayama
  • 年月日: 2009-08-01
• [学会発表] Structure and catalytic mechanism of heme oxygenase (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Unno, T. Matsui, M. Ikeda-Saito
  • 学会等名: 14th International conference on biological inorganic chemistry
  • 発表場所: Japan, Nagoya
  • 年月日: 2009-07-30
• [学会発表] Structural biological inorganic chemistry of heme oxygenase catalysis (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Ikeda-Saito, T. Matsui, M. Unno
  • 学会等名: 14th International conference on biological inorganic chemistry
  • 発表場所: Japan, Nagoya
  • 年月日: 2009-07-30
• [学会発表] Crystal structure of verdoheme. heme oxygenase complex : Implications for oxygen activation mechanism (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Matsui, K. Omori, M. Unno, M. Ikeda-Saito
  • 学会等名: 14th International conference on biological inorganic chemistry
  • 発表場所: Japan, Nagoya
  • 年月日: 2009-07-25
• [学会発表] Structural insights into heme oxygenase catalysis (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Ikeda-Saito
  • 学会等名: 34th Federation of european biochemical societies congress
  • 発表場所: Czech Republic, Prague2
  • 年月日: 2009-07-08
• [図書] Nanohybridization of Organic-Inorganic Materials (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Unno, M. Ikeda-Saito
  • 総ページ数: 193-217
  • 出版者: Springer