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2014 年度 実績報告書

ヘムオキゲナーゼ研究の集大成

研究課題

研究課題/領域番号 24350081
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)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワードヘム分解 / 酸素活性化 / 結核菌 / 反応機構 / 水酸化ヘム
研究実績の概要

結核菌のIsdG型ヘム分解酵素(MhuD)について、その反応機構の解明に取り組んだ。MhuDは特殊なヘム代謝産物(マイコビリン)を与えるが、過酸化水素反応の発見により、従来反応との分岐点は”水酸化ヘム”中間体であると示唆された。実際、化学合成した水酸化ヘムとMhuDの複合体を嫌気的に調製し、酸素などとの反応を試みたところ、マイコビリンの生成が確認された。また、ヘム-MhuD複合体を小過剰の過酸化水素と反応させたところ、嫌気条件では水酸化ヘムの部分的な蓄積が吸収スペクトルによって確認された。以上の結果から、水酸化ヘムがMhuD反応中間体と同定された。
しかし、マイコビリンを与えたのは開環部位に水酸基を持つ異性体(α-メソ-水酸化ヘム)ではなく、β- またはδ-メソ位に水酸基が存在する異性体であった。この結果は、従来は副次的な酸化と思われていたβ- /δ-メソ位の水酸化がMhuDの第一の反応であり、引き続く開環反応とは異なる部位で進行することを示している。この位置選択性の変化はMhuDの特殊な反応、特に一酸化炭素が遊離しないことを合理的に説明する。水酸化段階のβ- /δ-メソ位選択性はヘムの歪みによる近接効果では説明できず、水酸化活性種(FeOOH)の配向を活性中心の極性残基(Asn7)が規定しているためと考えられる。また、開環反応の位置選択性はMhuDタンパク質による立体障害では説明がつかず、今後、水酸化ヘムの電子状態(特にラジカル構造)の解明などが重要となる。開環メカニズムには未だ不明な点が多いが、鉄-マイコビリン錯体と予想される中間体の検出に成功しており、その構造決定などを糸口に特殊なヘム分解機構の研究が大きく進展すると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Heme binds to an intrinsically disordered region of Bach2 and alters its conformation2015

    • 著者名/発表者名
      Miki Watanabe-Matsui, Takashi Matsumoto, Toshitaka Matsui, Masao Ikeda-Saito, Akihiko Muto, Kazutaka Murayama, Kazuhiko Igarashi
    • 雑誌名

      Archives of Biochemistry and Biophysics

      巻: 565 ページ: 25-31

    • DOI

      10.1016/j.abb.2014.11.005.

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Heme Utilization by Pathogenic Bacteria: Not All Pathways Lead to Biliverdin2014

    • 著者名/発表者名
      Angela Wilks, Masao Ikeda-Saito
    • 雑誌名

      Accounts of Chemical Research

      巻: 47 ページ: 2291-2298

    • DOI

      10.1021/ar500028n

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ISDG-like Enzymes Degrade Heme without Release of CO2014

    • 著者名/発表者名
      Masao Ikeda-Saito
    • 学会等名
      Eighth International Conference on Heme Oxygenases, BioIron and Oxidative Stress
    • 発表場所
      Australia, Sydney
    • 年月日
      2014-10-08 – 2014-10-11
    • 招待講演
  • [学会発表] Paradigm Shift in Heme Degradation: Heme Oxygenase and IsdG2014

    • 著者名/発表者名
      Shusuke Nambu, Toshitaka Matsui, Celia W. Goulding, Kohei Tsumoto, Satoshi Takahashi, Masao Ikeda-Saito
    • 学会等名
      Twelfth European Biological Inorganic Chemistry Conference (EuroBIC-12)
    • 発表場所
      Switzerland, Zurich
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-28
    • 招待講演
  • [学会発表] Two Distinct Heme Degradation Enzymes; The Heme Oxygenase and the IsdG-type Enzymes2014

    • 著者名/発表者名
      Masao Ikeda-Saito
    • 学会等名
      Gordon Research Conference, Chemistry and Biology of Tetrapyrroles
    • 発表場所
      U.S.A, Newport
    • 年月日
      2014-07-20 – 2014-07-25
    • 招待講演
  • [学会発表] Two distinct heme degradation; Heme oxygenase and IsdG2014

    • 著者名/発表者名
      Masao Ikeda-Saito
    • 学会等名
      XVIII International Conference on Oxygen-Binding and Sensing Proteins
    • 発表場所
      UK, Sheffield
    • 年月日
      2014-07-06 – 2014-07-10
    • 招待講演
  • [学会発表] Biological Heme Degradation: Not Always Lead to Biliverdin2014

    • 著者名/発表者名
      Shusuke Nambu, Toshitaka Matsui, Masao Ikeda-Saito
    • 学会等名
      Eighth International Conference on Porphyrins and Phthalocyanines (ICPP-8)
    • 発表場所
      Turkey, Istanbul
    • 年月日
      2014-06-22 – 2014-06-27
    • 招待講演

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公開日: 2016-06-01  

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