2002 Fiscal Year Annual Research Report
ピリドキサール酵素のプロトン移動過程の解明に基づくコンポジット触媒の開発
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13125209
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| Research Institution | Osaka Medical College |
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Principal Investigator |
林 秀行 大阪医科大学, 医学部, 助教授 (00183913)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水口 博之 大阪医科大学, 医学部, 助手 (40247838)
矢野 貴人 大阪医科大学, 医学部, 講師 (40239827)
倉光 成紀 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60153368)
石井 誠志 大阪医科大学, 医学部, 助手 (10247851)
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| Keywords | プロトン移動 / pKa / 触媒反応機構 / アミノ基転移酵素 / スフィンゴ脂質 / 自由エネルギー / コンフォメーション / コンポジット触媒 |
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| Research Abstract |
アスパラギン酸アミノ基転移酵素(AAT)はC4とC5という異なる長さの基質を結合する能力を有する。一般に鎖長の異なる基質を結合する酵素は数多く知られているが,それらは炭化水素鎖の鎖長が異なる基質を疎水ポケットによって認識するという非特異的認識であることが多く,AATのように末端に認識のための官能基を有するような異なる鎖長の基質を認識するものは例が少ない。そこで,AATがどのような機構でC4およびC5基質の二重認識を行うかということについて解析した。AATとグルタミン酸(C5)の遷移相速度論的解析,およびC5基質アナログを結合したものの分光学的解析により,AATとC5基質の反応はC4基質の場合と異なり,多くのプロトン化状態を許容することが明らかになった。さらにC5基質とAATの複合体のX線結晶解析の結果,C4基質と異なりAATは開いたコンフォメーションを取り,C5基質はAATの中で伸びたコンフォメーションを取っていることが判明した。この結果α-アミノ基がSchiff塩基とは反対を向き,これらの間の相互作用が減弱し,多数のプロトン化状態を取ることが構造的に説明された。このミハエリス複合体の構造では弱い水素結合でC5基質とAATの結合が起こっており,これはAATがC5基質については結合(K_m値)を犠牲にして最大反応速度(k_<cat>値)を増大している方策であると解釈された。
セリンパルミトイルトランスフェラーゼ(SPT)はAATと構造的に似通っていながら全く異なる反応を触媒する酵素であり,AATの基質認識コンポジットに対して反応コンポジットの面で興味深い。SPTについて結晶解析が進行しており,構造論的基盤に基づいた反応解析を次年度に展開する予定である。
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[Publications] Hayashi, Hideyuki: "Conformational change in aspartate aminotransferase on substrate binding induces strain in the catalytic group and enhances catalysis"J.Biol.Chem.. 278(11). 9481-9488 (2003)
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[Publications] Goto, Masaru: "Crystal structures of branched-chain amino acid aminotransferase in the complex with glutamate and glutarate"Biochemistry. 42(印刷中). (2003)
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[Publications] Olmo, Maria.T.: "Spectroscopic analysis of recombinant rat histidine decarboxylase"J.Biochem.. 132(3). 433-439 (2002)
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[Publications] Omi, Rie: "Structure of imidazole glycerol phosphate synthase from Thermus thermophilus HB8"J.Biochem.. 132(5). 759-765 (2002)
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[Publications] Watanabe, Akira: "Reaction mechanism of alanine racemase from Bacillus stearohermophilus x-ray crystallographic studies of the enzyme bound with N-(5'-phosphopyridoxyl)alanine"J.Biol.Chem.. 277(21). 19166-19172 (2002)
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[Publications] Hayashi, Hideyuki: "Strain and catalysis in aspartate aminotransferase"Biochim.Biophys. Acta. (印刷中). (2003)
