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鉄は生体に必須なミネラルの一種であるが、体内に過剰に存在すると活性酸素の産生源となるため細胞障害を引き起こす。血清中の鉄イオン濃度を維持するために入り口（腸管の上皮細胞膜）では細胞内に鉄を取り込むインポーターが発現しており、このインポーターは2価の金属イオンを基質として認識する。鉄イオンは空気中の酸素によって容易に酸化されるため、食餌中の鉄イオンの多くが酸化型であることから、鉄を還元する酵素が存在している。本研究はヒトの鉄の輸送と酸化還元制御を担う膜タンパク質の結晶構造から鉄獲得の分子メカニズムを解明することを目的としている。H27年度はヒト小腸上皮細胞膜に発現する６回膜貫通型のヘム含有鉄還元酵素の構造および機能解析を行った。
ヒト由来の鉄還元酵素の構造解析を実施するために、組み替えタンパク質の精製・結晶化・データ収集を引き続き行った。回折分解能の向上を行うために、T4ファージ由来リゾチームあるいはBRILタンパク質との融合タンパク質を発現・精製し、結晶化作業を行った。モノクローナル抗体フラグメントを利用した結晶化を実施したが期待した効果は得られなかった。脂質キュービックフェーズ法による結晶化を行った結果、10ミクロン程度のサイズの微小結晶が得られた。放射光施設での実験において回折データの収集を行い、構造解析を進展させた。
H26年度に鉄還元酵素試料の界面活性剤中での酸化還元速度などの特徴を調べたが、H27年度はその結果をさらに発展させるために、電子供与体結合部位および基質結合部位の変異体についても解析を行った。また、鉄還元酵素をナノディスクに再構成した状態でのヘムの酸化還元反応の速度を測定した。これらにより補因子であるヘムを介した鉄イオンへの電子移動反応のメカニズムについての解析を行った。
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