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2010 年度 実績報告書

古細菌におけるチオレドキシン系抗酸化システムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 21510237
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

中村 努  独立行政法人産業技術総合研究所, 健康工学研究部門, 主任研究員 (10357668)

キーワードペルオキシレドキシン / スーパーオキシドディスムターゼ
研究概要

前年度までは好気性超好熱性古細菌Aeropyrum pernix K1由来のペルオキシレドキシン(Prx)について立体構造の面から反応スキームを明らかにした。平成22年度は、嫌気性超好熱性古細菌Pyrococcs furiosus由来のPrxについての研究を進め、嫌気性→好気性という進化の過程に抗酸化タンパク質の反応機構からせまることを目指した。ゲノムからPrxの遺伝子を取り出し、発現・精製をし、結晶化条件を探索した。その結果、針状結晶を得る段階までは進んだが、構造解析に適した結晶を得るための条件検討がまだ残っている。
過酸化水素を基質とする酵素はPrxをはじめとする各種ペルオキシダーゼやカタラーゼがあるが、その上流に位置する酵素、すなわち過酸化水素を生成する酵素に、スーパーオキシドディスムターゼ(SOD)がある。平成22年度は、A.pernix K1由来SOD(ApeSOD)についてのタンパク質科学的な知見を得た。SODの反応は活性中心の金属イオンの酸化還元サイクルをともなって進行する。FeとMnの両方を金属コファクターとするととができるSODをcambialistic SODというが、ApeSODはcambialistic SODであり、FeよりもMnをコファクターとするほうが活性が高い。本年度は、ApeSODのアポ型・Fe結合型・Mn結合型の立体構造をX線結晶解析により明らかにした。Mn結合型では金属はtrigonal bipyramidal構造をとり、5原子が配位していた。それに対してFe結合型では金属はoctahedral構造をとり、水が1分子加わり、6原子が配位していた。新たに水が配位した場所は基質スーパーオキシドの結合サイトとされており、このことが基質結合阻害を引き起こしFe結合型ApeSODの低活性をもたらしたと考えられる。また、Fe結合型では活性部位近傍のチロシンの側鎖が1Å程度金属側に移動していた。大腸菌SODにおいて明らかになった知見から類推するに、Fe結合型ApeSODにおいては、生成物(過酸化水素)による阻害と類似したメカニズムが働いていることが考えられる。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Crystal structure of the cambialistic superoxide dismutase from Aeropyrum pernix K1-insights into the enzyme mechanism and stability2011

    • 著者名/発表者名
      T.Nakamura, K.Torikai, K.Uegaki, J.Morita, K.Machida, A.Suzuki, Y.Kawata
    • 雑誌名

      The FEBS Journal

      巻: 278 ページ: 598-609

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth of large protein crystals by a large-scale hanging drop method2010

    • 著者名/発表者名
      K.Kakinouchi, T.Nakamura, T.Tamada, H.Adachi, S.Sugiyama, M.Maruyama, Y.Takahashi, K.Takano, S.Murakami, T.Inoue, R.Kuroki, Y.Mori, H.Matsumura
    • 雑誌名

      Journal of Applied Crystallography

      巻: 43 ページ: 937-939

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Kinetic and crystallographic analyses of the catalytic domain of chitinase from Pyrococcus furiosus-the role of conserved residues in the active site2010

    • 著者名/発表者名
      H.Tsuji, S.Nishimura, T.Inui, Y.Kado, K.Ishikawa, T.Nakamura, K.Uegaki
    • 雑誌名

      The FEBS Journal

      巻: 277 ページ: 2683-2695

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth of protein crystals by syringe-type top-seeded solution growth

    • 著者名/発表者名
      H.Matsumura, K.Kakinouchi, T.Nakamura, S.Sugiyama, M.Maruyama, H.Adachi, K.Takano, S.Murakami, T.Inoue, Y.Mori
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: (掲載確定)

    • 査読あり
  • [学会発表] 耐熱性cambialistic SODの立体構造と金属イオン選択性2011

    • 著者名/発表者名
      中村努、鳥養香澄、上垣浩一、森田潤司
    • 学会等名
      LS-BT合同研究発表会
    • 発表場所
      産総研つくばセンター
    • 年月日
      2011-02-01
  • [学会発表] Aeropyrum pernix K1由来SODの金属イオン配位構造2010

    • 著者名/発表者名
      中村努、鳥養香澄、上垣浩一、森田潤司
    • 学会等名
      日本結晶学会2010年度年会
    • 発表場所
      大阪大学コンベンションセンター
    • 年月日
      2010-12-05
  • [学会発表] 中性子線構造解析に向けたタンパク質大型結晶の高効率育成新技術の開発2010

    • 著者名/発表者名
      垣之内啓介、杉山成、丸山美帆子、村井良多、中村努、安達基泰、玉田太郎、黒木良太、安達宏昭、高野和文、村上聡、井上豪、森勇介、松村浩由
    • 学会等名
      日本結晶学会2010年度年会
    • 発表場所
      大阪大学コンベンションセンター
    • 年月日
      2010-12-03
  • [学会発表] Aeropyrum pernix K1由来cambialistic SODの立体構造と金属選択性2010

    • 著者名/発表者名
      中村努、鳥養香澄、上垣浩一、森田潤司
    • 学会等名
      第5回産業用酵素シンポジウム
    • 発表場所
      長浜バイオ大学
    • 年月日
      2010-11-06
  • [学会発表] 超好熱菌Pyrococcus furiosus由来キチナーゼが有するキチン結合ドメインChBD1の構造解析2010

    • 著者名/発表者名
      峯昇平、中村努、石川一彦、池上貴久、上垣浩一
    • 学会等名
      第5回産業用酵素シンポジウム
    • 発表場所
      長浜バイオ大学
    • 年月日
      2010-11-06
  • [学会発表] 耐熱性アーケア(Pyrococcus furiosus)由来のキチン分解酵素の構造機能とその利用2010

    • 著者名/発表者名
      上垣浩一、中村努、峯昇平、石川一彦、川崎一則、林田稔、池上貴久、辻裕明、西村重徳、乾隆
    • 学会等名
      食品酵素化学研究会第10回学術講演会
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 年月日
      2010-09-04
  • [学会発表] Aeropyrum pernix K1由来スーパーオキシドディスムターゼの立体構造解析2010

    • 著者名/発表者名
      中村努、鳥養香澄、上垣浩一、森田潤司
    • 学会等名
      第10回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      札幌コンベンションホール
    • 年月日
      2010-06-17

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公開日: 2012-07-19  

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