2004 Fiscal Year Annual Research Report
ヘムは如何に壊れるのか-結晶構造に基づくヘムオキシゲナーゼの触媒機構の解明
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15550155
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| Research Institution | Kurume University |
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Principal Investigator |
坂本 寛 久留米大学, 医学部, 講師 (70309748)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野口 正人 久留米大学, 医学部, 教授 (10124611)
東元 祐一郎 久留米大学, 医学部, 助手 (40352124)
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| Keywords | ヘムオキシゲナーゼ / ヘム分解反応 / 活性酸素種 / 電子スピン共鳴 / NADPH-シトクロムP450還元酵素 / 電子伝達 / 蛋白質-蛋白質間相互作用 / 表面プラズモン共鳴 |
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| Research Abstract |
ヘムオキシゲナーゼ(HO)は生理的ヘム分解を担う酵素で、基質ヘムが補酵素として機能し、酸素を活性化して自身を分解する反応(ヘム→α-ヒドロキシヘム→ベルドヘム→ビリベルジン)を触媒する。HOの生理機能として、酸化ストレスに対する生体防御機構およびCOを介する情報伝達機構への関与が注目されている。我々はこれまでにHOの結晶構造に基づき、ヘム結合による誘導適合および酸素活性化機構についてのモデルを提唱してきた。また、電子・酸素滴定法を用いてHO反応中間過程における電子要求性の有無を明らかにしてきた。本研究では、HOの活性酸素種であるferric hydroperoxide(Fe^<3+>-OOH)のモデル化合物として、ヒドロキシルアミンが有用であることを示した。また、電子供与体であるNADPH-シトクロムP450還元酵素(CPR)からHOへの電子伝達経路の特定を目的として、まずCPRとHOとの相互作用を表面プラズモン共鳴により解析したところ、NADP(H)の存在により両酵素の結合が増強することが判明した。さらに、HOのアミノ酸残基の変異体を作製し、CPRとの相互作用および酵素活性、ヘムの還元速度などを検討したところ、CPRからの電子伝達に重要な残基(K149,R185)を特定できた。また、HO-CPRドッキングモデルを計算したところ、これらの残基はCPR中のNADP(H)やFMNに近接していることが推測され、HOでは電子がヘムの遠位側から供給されることが示唆された。P450ではヘム近位側からの電子伝達経路が知られており、この違いがHOとP450の酸素活性化機構の違いを反映している可能性がある。さらに、HO反応中間過程の解明のため、HO・ベルドヘム複合体の結晶化を嫌気条件下で行い、現在解析中である。
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