フリーラジカルを生成する複合金属フラビン酵素の構造と機能

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13480212
• Research Institution: Nippon Medical School
• Principal Investigator: 西野 武士 日本医科大学, 医学部, 教授 (40094312)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡本 研 日本医科大学, 医学部, 助手 (60267143) ; 西野 朋子 日本医科大学, 医学部, 助手 (80075613) ; 岩崎 俊雄 日本医科大学, 医学部, 講師 (40277497) ; 松村 智裕 日本医科大学, 医学部, 助手 (20297930)
• Keywords: 活性酸素 / キサンチン脱水素酵素 / キサンチン酸化酵素 / 金属タンパク質 / X線結晶解析 / 非ヘム鉄 / ペルオキシレドキシン / 鉄結合タンパク質

Research Abstract

スーパーオキシドの生成酵素であるモリブデン、非ヘム鉄、フラビン含有酵素であるキサンチン脱水素酵素・酸化酵素のそれぞれの2.1、2.5Å分解能のX線結晶構造の違いの解析に基づき、コンフォメション変化の生ずる理由を解明しているが、さらにキサンチン脱水素酵素の1.6Å高分解能のX線結晶構造を解析した。タンパク質分解酵素作用によりフラビンドメインとモリブデンドメインを結ぶ長鎖リンカーの切断により、F549とR335、R429との水素結合ネットワークの意義を変異体により解析し、変換のリレーシステムであると同時に、酸素の出入りを制御するゲートであることが判明した。またF337Lの変異体をにつき詳細に検討し、酸化還元電位への寄与を詳細に解析した。さらにモリブデン近傍の活性中心に種々の阻害剤であるリガンドを結合させ、その構造変化をX-線結晶解析により進めた。モリブデン配位子へのE802の水素結合がリガンド結合により基質リガンドへ転移することが知られ、E802の基質活性化の役割が判明した。E802の変異体の解析をするため、その変異体をヒト酵素で発現させた。
さらに過酸化水素分解タンパクであるHBP2 3のヘムの役割およびアミノ酸の役割を部位特異的変異法によりさらに詳細に解析し、電子供与体であるチオレドキシンとの反応中間体の解析をカラム法、電気泳動法により進めた。

Research Products

• [Publications] K.Igarashi I.et al.(Nishino, T): "Kinetics of inter-domain electron transfer in flavocytochrome cellobiose dehydrogenase from the white-rot fungus Phanerochaete chrysosporium"Biochem. J. 365. 521-526 (2002)
• [Publications] K.Akira, T.Atsuko, A.Wada, T.Nishino, A.Ishihama: "Systematic search for zinc-binding proteins in Esherichia coli"Eur. J. Biochm.. 269. 2403-2413 (2002)
• [Publications] T.Nishino, Y.Amaya, S.Kawamoto, Y.Kashima, K.Okamato, T.Nishino: "Purification and Characterization of Multiple-Forms of Rat Liver Xanthine Oxidoreductase Expressed in Baculovirus-Insect Cell System"J. Biochem.. 132. 597-606 (2002)
• [Publications] Maiti NC, Tomita T, Kitagawa T, Okamoto K, Nishino T.: "Resonance Raman studies on xanthine oxidase : observation of Mo(VI)-ligand vibrations"J Biol Inorg Chem.. Feb;8(3). 327-333 (2003)
• [Publications] K.Okamoto, B.T.Eger, T.Nishino, S.Kondo, E.F.Pai, T.Nishino: "An Extremely Potent Inhibitor of Xanthine Oxidoreductase : Crystal Structure of the Enzyme-Inhibitor Complex and Mechanism of Inhibition"J. Biol. Chem.. 278. 1848-1855 (2003)
• [Publications] E.Pai, T, Nishino: "The molybdenum-containing xanthine and picolic acid dehydrogenase"Metal Ions in Biological Systems (Text book, Eds. A. Siegel and H. Sigel), (Marcel Dekker, Inc., New York). 24 (2002)
• [Publications] Kusano T.Nishino To., Okamoto K., Hori H., Nishino T.: "The factor in bovine milk and the sulfhydryl residues of xanthine oxidoreductase responsible for conversion from dehydrogenase to oxidase forms"Flavins and Flavoproteins [Rudolf Weber Agency for Scentific Publications]. 4 (2002)