気体分子・呼吸酵素複合体の結晶構造が明らかにする嫌気から好気呼吸への進化

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22310137
• 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: 生物分子科学
• 研究機関: 鳥取大学
• 研究代表者: 永野 真吾 鳥取大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60286440)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 呼吸 / 分子進化 / ヘム / 窒素循環

研究概要

酸素を使わない呼吸において機能する一酸化窒素還元酵素(NOR)について2種類NORの結晶構造を決定した。また、そのうち1種類の構造に基づいて、理論計算および変異体解析を行った。その結果、結晶構造で見出された細胞質側から活性部位へつながるチャネルを通り、プロトンが供給される可能性が示唆された。これは酸素呼吸の鍵酵素シトクロム酸化酵素におけるプロトン供給・輸送と類似する点があり、呼吸機能の分子進化を考える上で興味深い成果である。

研究成果

• [雑誌論文] Crystal structure of quinol-dependent nitric oxide reductase from Geobacillus stearothermophilus (2012)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, Y., Tosha, T., Pisliakov, A. V., Hino, T., Sugimoto, H., *Nagano, S.(2) *, Sugita, Y., and *Shiro, Y.
  • 雑誌名: Nature Struct. Mol. Biol 巻: 19 ページ: 238-245
  • DOI: DOI:10.1038/nsmb.2213
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coupling Reaction of Indolepyruvic Acid by StaD and Its Product: Implications for Biosynthesis of Indolocarbazole and Violacein (2012)
  • 著者名/発表者名: *Nagano, S.(3) Hino, T., (他5名)
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 13 ページ: 2495-2500
  • DOI: DOI: 10.1002/cbic.201200535
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular structure and function of bacterial nitric oxide reductase (2012)
  • 著者名/発表者名: Hino, T..,Nagano, S..,Sugimoto, H., Tosha, T., and *Shiro, Y.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 巻: 1817 ページ: 680-687
  • DOI: DOI: 10.1016/j.bbabio.2011.09.021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis for nitrous oxide generation by bacterial nitric oxide reductases (2012)
  • 著者名/発表者名: Nagano, S., (他4名)
  • 雑誌名: Philos. Trans. R. Soc. B-Biol. Sci 巻: 367 ページ: 1195-1203
  • DOI: DOI: 10.1098/rstb.2011.03.10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization and Functional Modification of StaC and RebC, Which Are Involved in the Pyrrole Oxidation of Indolocarbazole Biosynthesis (2012)
  • 著者名/発表者名: *Nagano, S.(6)(他4名)
  • 雑誌名: Biosci. Biotechnol. Biochem. 巻: 75 ページ: 2184-2193
  • DOI: DOI: 10.1271/bbb.110474
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Structure of H2O2P450(SPα) with Its Bound Fatty Acid Substrate INSIGHT INTO THE REGIOSELECTIVE HYDROXYLATION OF FATTY ACIDS AT THE alpha POSITION, J. Biol.Chem. 286, 29941-29950. 査読有DOI: 10.1074/jbc.M111.245225-dependent Cytochrome P450(SPα) with Its Bound Fatty Acid Substrate INSIGHT INTO THE REGIOSELECTIVE HYDROXYLATION OF FATTY ACIDS AT THE alpha POSITION (2011)
  • 著者名/発表者名: Nagano, S.(他5名)
  • 雑誌名: J. Biol.Chem. 巻: 286 ページ: 29941-29950
  • DOI: DOI: 10.1074/jbc.M111.245225
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Basis of Biological N2(8)O Generation by Bacterial Nitric Oxide Reductas (2010)
  • 著者名/発表者名: Hino, T., Matsumoto, Y., Nagano, S.,Shiro, Y.(他4名)
  • 雑誌名: Science 巻: 330 ページ: 1666-1670
  • DOI: DOI: 10.1126/science.1195591
  • 査読あり
• [雑誌論文] Understanding substrate misrecognition of hydrogen peroxide dependent cytochrome P450 from Bacillus subtilis (2010)
  • 著者名/発表者名: Nagano, S(他6名)
  • 雑誌名: J. Biol. Inorg.Chem 巻: 15 ページ: 1331-1339
  • DOI: DOI: 10.1007/s00775-010-0692-4
  • 査読あり
• [学会発表] 日本化学会春季年会特別企画:分子活性化:生命化学から有機合成化学へのメッセージ「天然物生合成系に見いだされる有機合成化学のロジック (2013)
  • 著者名/発表者名: 永野真吾
  • 学会等名: 立命館大学びわこ草津キャンパス
  • 年月日: 2013-03-25
• [学会発表] 50th Anniversary Symposium for Cytochrome P450 in Fukuoka "Structural and Functional Diversity of P450" (2012)
  • 著者名/発表者名: Nagano, S.
  • 学会等名: 九州大学箱崎キャンパス
  • 年月日: 2012-12-03
• [学会発表] 金属蛋白質の新展開: 生体金属のセンシング,輸送と利用「嫌気呼吸系の一酸化窒素還元酵素の構造と分子進化」 (2010)
  • 著者名/発表者名: 永野真吾
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会ワークショップ
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20100616-18
• [学会発表] 抗がん剤インドロカルバゾールの基本骨格を構築するP450 StaPの結晶構造解析と反応機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 永野真吾
  • 学会等名: BMB2010ワークショップP450および抱合酵素の新たな機能とその応用技術における最近の展開展開
  • 発表場所: BMB2010ワークショップP450および抱合酵素の新たな機能とその応用技術における最近の展開
  • 年月日: 2010-12-10
• [学会発表] インドロカルバゾール生合成酵素の構造と機能 (2010)
  • 著者名/発表者名: 永野真吾
  • 学会等名: 蛋白質研究所セミナー
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-10-07
• [学会発表] 一酸化窒素還元酵素のプロトン移動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 永野真吾
  • 学会等名: 中性子生命物質構造解析研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-10-01
• [学会発表] シトクロムP450の多彩な機能発現の仕組みを構造から理解する (2010)
  • 著者名/発表者名: 永野真吾
  • 学会等名: 日本生化学会北海道支部講演会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-06-15
• [図書] NO Chemistry by Heme Enzymes
  • 著者名/発表者名: *Shiro, Y. and Nagano, S.
  • 出版者: World Scientific
• [備考]
  • URL: http://www.bio.tottori-u.ac.jp/~bioeng/