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チオシアネート(SCN-)は工業廃水に多量に含まれる汚染物質であり、その分解系の研究は環境保全のために重要な課題の一つである。多くの植物はSCN-基を含む化合物を有しており、植物が枯死した後のSCN-の分解には土壌細菌が関わっている。従って、土壌細菌のもつSCN-分解系を利用した環境浄化が注目を集めているが、分解を行う酵素系の詳細はあまり明らかにされていない。本研究では、SCN-を硫酸イオン(SO_4^<2->)にまで分解する代謝系を有している土壌細菌Thiobacillus thioparus THI115由来チオシアネート加水分解酵素(SCNase)、および、硫化カルボニル分解酵素(COSase)について、SCN-分解系酵素の変異体、基質複合体、モデル錯体の結晶構造解析を行い、これら酵素の触媒機構を原子レベルで明らかにすることを目的として研究を進めている。平成22年度は、T.thioparus THI115由来COSaseとその基質類似化合物であるSCN-(チオシアン酸ナトリウム等)の複合体の結晶化に成功した。高エネルギー加速器研究機構フォトンファクトリーで放射光回折実験を行った結果、分解能1.35Aの回折データを収集することができた。複合体構造の解析結果から、COSaseはβ炭酸脱水酵素と類似した触媒機構を有することが予想されたが、触媒ポケット中での基質認識に関与するアミノ酸残基には違いがあることが判った。そこで、COSaseの基質分子の認識や、反応サイクルに関与する可能性が高いアミノ酸残基について部位特異的変異体の作製を行い、その活性評価、および結晶化に取り組んだ。また、SCNaseモデル錯体についても結晶化、および、X線結晶構造解析に成功し、現在結晶中で観察された水分子の役割について検討を進めている。
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