ニトリルヒドラターゼファミリー酵素の触媒中心形成と触媒機構の解明

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21350089
• 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: 東京農工大学
• 研究代表者: 尾高 雅文 東京農工大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (20224248)
• 連携研究者: 黒木 良太 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, ユニット長 (30391246)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 水和反応 / 加水分解 / 酵素反応 / 結晶構造解析 / 時間分割構造解析 / 翻訳後修飾 / タンパク質成熟化 / アクセサリータンパク質

研究概要

鉄型ニトリルヒドラターゼの時間分割結晶構造解析を行い、反応中間体と思われる立体構造を得ることに成功した。また、同ファミリー酵素であるチオシアネートヒドロラーゼの基質ポケット変異体の解析から、基質ポケットのサイズと表面電荷が基質選択性の決定に重要であることを明らかにした。触媒中心形成機構に関しては、チオシアネートヒドロラーゼの活性化タンパク質が触媒サブユニットの立体構造形成、金属の結合、翻訳後修飾形成を促進し、その後解離した触媒サブユニットに他のサブユニットが会合するという成熟過程の概要を解明することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Kinetic and structural studies on roles of the serine ligand and a strictly conserved tyrosine residue in nitrile hydratase (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka Y., Hashimoto K., Ohtaki A., Noguchi K., Yohda M., and Odaka M.
  • 雑誌名: J. Biol. Inorg. Chem 巻: 15 ページ: 655-665
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure and characterization of amidase from Rhodococcus sp. N-771 : Insight into the molecular mechanism of substrate recognition (2010)
  • 著者名/発表者名: Ohtaki A., Murata K., Sato Y., Noguchi K., Miyatake H., Dohmae N., Yamada K., Yohda M., and Odaka M.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1804 ページ: 184-192
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis for catalytic activation of thiocyanate hydrolase involving metal-ligated cysteine modification (2009)
  • 著者名/発表者名: Arakawa T., Kawano Y., Katayama Y., Nakayama H., Dohmae N., Yohda M., and Odaka M
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 131 ページ: 14838-14843
  • 査読あり
• [学会発表] Effect of arginine residues around the substrate binding pocket on the substrate specificity of thiocyanate hydrolase (2011)
  • 著者名/発表者名: YamanakaY., Arakawa T., Namima S., Hori S., Ohtaki A., Noguchi N., Katayama Y., Yohda M., and Odaka M.
  • 学会等名: 12th European Biological Inorganic Chemistry Conference
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 2011-08-10
• [学会発表] Catalytic Mechanism of Nitrile Hydratase Proposed by Time-Resolved X-Ray Crystallography (2011)
  • 著者名/発表者名: Yohda M., Hashimoto K., and Odaka M.
  • 学会等名: The 12th International Conference on QiR(Quality in Resarch)
  • 発表場所: Bali, Indonesia
  • 年月日: 2011-07-05
• [学会発表] Biochemical and structural studies on roles of the serine ligand and a strictly conserved tyrosine residue in Nitril Hydratase (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka Y., Hashimoto K., Ohtaki A., Noguchi K., Yohda M. and Odaka M.
  • 学会等名: EUROBIC 10(10th European Biological Inorganic Chemistry Conference)
  • 発表場所: Thessaloniki, Greece
  • 年月日: 2010-07-22
• [学会発表] Structural Basis for Catalytic Activation of Thiocyanate Hydrolase Involving Metal-Ligated Cysteine Modification (2010)
  • 著者名/発表者名: Odaka M., Arakawa T., Kartayama Y., Nakayama H., Dohmae N., Yohda M.
  • 学会等名: EUROBIC 10(10th European Biological Inorganic Chemistry Conference)
  • 発表場所: Thessaloniki, Greece
  • 年月日: 2010-07-22
• [学会発表] アクリルアミド生産に使われる酵素ニトリルヒドラターゼの反応機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 尾高雅文,橋本浩一,山中保明,大滝証,野口恵一,養王田正文
  • 学会等名: 日本化学会第90年会ATPシンポジウム「物質・エネルギー変換材料」
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-03-26
• [学会発表] アクリルアミド生産に使われる酵素ニトリルヒドラターゼの触媒機構解明の現状 (2010)
  • 著者名/発表者名: 尾高雅文
  • 学会等名: H21年度生命物質構造解析研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-01-15
• [学会発表] Catalytic mechanism of nitrile hydratase proposed by time-resolved X-ray crystallography using a novel substrate, tert-butylisonitrile (2009)
  • 著者名/発表者名: Odaka M., Hashimoto, K., Suzuki, H., Taniguchi, K., Noguchi, T., Yohda, M.
  • 学会等名: The 14th International Conference on Biological Inorganic Chemistry(ICBIC14)
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 2009-07-30
• [備考]
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~yohda/index.html