| 研究課題/領域番号 |
25840026
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 研究機関 | 久留米大学 |
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研究代表者 |
杉島 正一 久留米大学, 医学部, 准教授 (30379292)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 電子伝達反応 / タンパク質 / X線結晶構造解析 / X線小角散乱 / タンパク質間相互作用 |
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| 研究概要 |
ヘムオキシゲナーゼ(HO)は、分子状酸素とNADPH-シトクロムP450還元酵素(CPR)からの還元力を利用し、ヘムをα-ビリベルジン、一酸化炭素、鉄に分解する酵素である。本研究ではCPR-HO複合体もしくはCPRの各ドメインとHOの複合体の立体構造解析を行い、CPRとHOの相互作用の詳細およびCPRからHOへの電子伝達経路について明らかにすることを第一の目的とした。本年度はCPR-ヘム-HO複合体の構造解析および機能解析を計画しており、結果としてCPR-ヘム-HO複合体の4.3Å分解能での結晶構造決定に成功した。
これまでの研究からCPRを構成するFMNドメインとFADドメインをつなぐループの一部を切除した変異CPR（ΔTGEE)はヘム-HO複合体と安定な複合体を形成することが分かっていた。その複合体を精製し、X線結晶構造解析およびX線小角散乱測定を行なった。
結晶構造解析の結果、CPRはopen型と呼ばれるFMNが露出した構造でHOに結合していた。FMNとヘムの距離は最短で6Å程度であり、十分に電子伝達可能な距離であった。しかし、FADとFMNは20Å以上離れており、直接の電子伝達は難しい距離であった。一般にCPRからヘムタンパク質へは、NADPH→FAD→FMN→ヘムという順序で電子が流れるが、この構造のままでは、FAD→FMNの電子伝達は難しい。CPRはclose型と呼ばれる構造も取ることが分かっており、close型の構造はFAD→FMNの電子伝達に適している。すなわち、CPRのopen-closeの構造変化とリンクしたHOへの電子伝達機構が明らかとなった。この立体構造はCPRとその還元相手との複合体構造として世界初であり、インパクトの高い結果といえる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
低分解能ではあるが、CPR-HO複合体の立体構造決定に成功したため
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| 今後の研究の推進方策 |
CPR-HO複合体の立体構造決定に成功したが、現在の分解能では側鎖間の相互作用や結合水を見ることはできていない。その為、複合体の精製度を上げることなどによる分解能向上を図る必要がある。
また、構造決定に用いたCPRは野生型ではなく、複合体を安定化させるための変異を施している。野生型CPRでも同様の相互作用でHOに結合するかどうかを確認するために、結晶構造から予想されるCPRとHOの相互作用表面にシステインを導入し、架橋実験を行った。現在、野生型CPRとHOを使ったNMRや電子顕微鏡を用いた構造解析を共同研究で進めている。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
発表論文の掲載料および別刷り料として支出する予定であり、出版社には立替支払い済みであるが、手続き上、次年度に支出予定となったため。
論文掲載料および別刷り料として使用する。
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