酸素の活性化や活性酸素の無毒化を行なう銅含有酵素の触媒反応

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01F00252
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 櫻井 武 金沢大学, 理学部, 教授
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): ZHAN Rei 金沢大学, 理学部, 外国人特別研究員
• Keywords: 銅タンパク質 / マルチ銅オキシダーゼ / ラッカーゼ / ビリルビンオキシダーゼ / 三核銅センター / 酸素還元 / 活性酸素 / 酸素毒

Research Abstract

肝機能の臨床検査約として利用されている不完全糸状菌Myrothecium verrucaria由来のビリルビンオキシダーゼの野生種とAspergillus oryzaeを宿主とする組換え体は同様の酵素活性を示すが、休止フォームにおいて異なったスペクトル性質を示す。組換え体を嫌気下で還元し、酸素と反応させたところ、野生種と同様のスペクトル性質を示すようになった。この事実によって野生種と組換え体は異なる休止フォームにあることがわかった。この相違は酸素の結合と還元にあずかる三核銅部位において、ヒドロキソまたはオキソグループが両者で異なった架橋様式をとっていることに由来するものと結論づけられた。この成果は現在印刷中である。組喚え体の休止状態の電子スピン共鳴スペクトルにおいて観測されるタイプ2銅のシグナルはこれまで観測されたことのない異常なものであることが明らかとなった。
一方、ビリルビンオキシダーゼのミュータントを3種作成し、これらにおいては酸素の親和性が低下しているかもしくは酸素還元の中間体が不安定になっていることが示唆されたことから、銅結合部位の近傍アミノ酸もまた、酸素の変換過程において重要な役割を担っていることが明らかとなった。さらに、予備的データであるが、2種類の酸素還元種由来と考えられる中間体が検出されており、これらのキュラクタリゼーションを行っているところである。
さらに、うるしラッカーゼについて、通常の触媒過程では観測不可能な中間体をトラップしたが、この種が全く新規な2Cu(II)Cu(III)2Oかちなる5核種である可能性が高く、この種から、これまでにも観測に成功している中間体へと変換されていく可能性について検討した。

Research Products

• [Publications] 新田, 一朋: "Primary Structure of a Japanese Lacquer Tree Laccase as a Prototype Enzyme of Multicopper Oxidases"Journal of Inorganic Biochemistry. 91・1. 125-131 (2002)
• [Publications] 櫻井, 武: "Authentic and Recombinant Bilirubin Oxidases are in Different Resting Forms"Bioscience Biotechnology and Biochemistry. 67・5(印刷中). (2003)