2001 Fiscal Year Annual Research Report
再構成リポソームによる神経内分泌小胞膜貫通電子伝達系の構造・機能解析
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12680659
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
鍔木 基成 姫路工業大学, 理学部, 助教授 (00145046)
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| Keywords | 神経伝達物質 / チトクロムb_<561> / アスコルビン酸 / クロマフィン小胞 / リポソーム / ドーパミン / ノルアドレナリン / 電子伝達系 |
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| Research Abstract |
神経伝達物質の合成・放出に携わる神経内分泌小胞には、cytochrome b_<561>(以下b_<561>)を中心とする膜貫通電子伝達系が存在し、細胞質のアスコルビン酸(AsA)から電子を受け取り、小胞内銅含有酸素添加酵素(DBH・PAM)へ電子を供与することにより神経伝達物質の合成に関与している。b_<561>分子中には異なる中間点電位(+155mV,+62mV)を持つ2つのheme Bが小胞内腔側と細胞質側に存在している。我々は酸化型b_<561>をDiethyl pyrocarbonate (DEPC)により処理するとHis88、His161、Lys85の部位がN-carbethoxy化され、AsAからの電子受容が阻害されることを見いだしている。
酸化型でDEPC処理した精製b_<561>の酸化型標品をEPR解析したところ、2種類のlow-spin種(g_z=3.12、g_z=3.69)が観測された。g_z値にはDEPC処理に伴うような変化は無かったが、g_z=3.69種はAsAでは全く還元されなくなることからDEPC処理により中間点電位が-30mVに低下する低電位ヘムに相当することがわかった。
Extrusion法により膜中に精製b_<561>が埋め込まれ、しかも内腔にAsAを封入した人工小胞を作った。小胞外に酸化型cytochrome cを添加するとヘムは還元された。酸化型でDEPC処理したb_<561>を人工小胞中膜に埋め込み同様の実験をしたところ、電子伝達反応は顕著に阻害されることから、膜中のb_<561>、が内腔AsAからの膜貫通電子伝達を触媒することが証明された。b_<561>を埋め込んだ人工小胞をtrypsin処理し、SDS-PAGEとMALDI-TOF-MSで解析した結果、主要な切断部位は神経内分泌小胞においては内腔側に面しているLys191であった。即ち人工小胞膜中ではb_<561>は本来の向きとは逆向きに入っていると思われる。AsAを封入した人工小胞の外側に精製水溶性dopamine β-hydroxylase (DBH)を添加し、dopamineのアナログであるtyramineを酵素基質として加えると、その水酸化物であるoctopamineが生成することをHPLC解析により検出することができた。この活性は人工的な電子伝達mediatorであるferricyanideを添加すると顕著に増加した。AsAのみを封入した人工小胞の場合にはほとんど酵素活性は見られなかった。以上のことからAsA→b561→mediator→DBHという順方向の膜貫通電子伝達による再構成反応系を構築する事が可能となった。
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[Publications] Takeuchi, F.: "Ascorbate inhibits the carbethoxylation of two histidyl and one tyrosyl residues for the transmembrane electron transfer reaction of cytochrome b561"Biochemistry. 40. 4067-4076 (2001)
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[Publications] Neya, S.: "Unusual spin state equilibrium of azide metmyoglobbin induced by core deformed heme"Inorg. Chem.. 40. 1220-1225 (2001)
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[Publications] Takeuchi, K.: "Adrenodoxin-cytochrome P450scc interaction as revealed by EPR spectroscopy : comparison with the putidaredoxin-cytochrome P450cam system"J. Biochem.. 130. 789-797 (2001)
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[Publications] Asada, A.: "Planarian cytochrome b561 : Conservation of a six transmembrane structure and localization along the central and peripheral nervous system"J. Biochem.. 131. 175-182 (2002)
