2003 Fiscal Year Annual Research Report

結晶構造に基づくヘムオキシゲナーゼによるヘム分解機構の検討

Research Project

Project/Area Number	15590260
Research Institution	Kurume University
Principal Investigator	野口正人久留米大学, 医学部, 教授 (10124611)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	東元祐一郎久留米大学, 医学部, 助手 (40352124) 坂本寛久留米大学, 医学部, 講師 (70309748)
Keywords	ヘムオキシゲナーゼ / ヘム分解反応 / α-ヒドロキシヘム / ベルドヘム / ビリベルジン / 結晶解析 / 構造生物学
Research Abstract	ヘムオキシグナーゼ(HO)は、基質であるヘムが自触的にO_2を活性化し、3段階の酸素添加反応(ヘム→α-ヒドロキシヘム→ベルドヘム→ビリベルジン)によってヘムを開環し、ビリベルジン・Fe・COを生成する。HOによるヘム分解の研究は過去数年間で著しく進展した。とりわけ第1の水酸化反応における活性酸素種がferric peroxideであることが明らかにされ、他のヘム酵素の触媒機構とは大きく異なることが知られた。我々は、HOの種々の結晶構造解析から、以下のことを明らかにした。第2反応では、電子要求性について内外の研究者間で議論されていたが、α-ヒドロキシヘムからベルドヘムへの転換がO_2のみで起こり、生成されたベルドヘムは2価であること、電子要求性についての研究者間の不一致は、結合体の調製方法と用いる還元系の違いによることを明らかにした。一方我々は、HO・ヘム結合型の結晶構造から、もっともヘム鉄に接近しているGly139、Gly143の主鎖が関与する第1反応のメカニズムを提唱し、アポ型の構造からヘムの結合が「誘導適合」されることを明らかにした。ヘム-N_3結合型の結晶構造から、第1反応においては、酸素原子間の結合はinversed heterolysisによって解裂されることを提唱した。CO結合型酵素の構造から、HOが目ら生成するCOによって反応阻害を受けない構造的基盤を明らかにし、HO-ビリベルジン鉄錯体の構造から、ビリベルジンがHOから遊離するメカニズムを推定した。

Research Products

(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] Masakazu Sugishima: "Crystal structure of rat heme oxygenase-1 in complex with heme bound to azide"The Journal of Biological Chemistry. 277・47. 45086-45090 (2002)
[Publications] Kenichi Takahashi: "Expression and characterization of frog peptidylglycine α-hydroxylating monooxygenase"Protein Expression and Purification. 27. 35-41 (2003)
[Publications] Manabu Satani: "Expression and characterization of human bifunctional peptidylglycine α-amidating monooxygenase"Protein Expression and Purification. 28. 293-302 (2003)
[Publications] Syunsuke Hayashi: "Purification and characterization of a soluble form of rat liver NADPH-cytochrome P-450 reductase highly expressed in Escherichia coli"Protein Expression and Purification. 29. 1-7 (2003)
[Publications] Masakazu Sugishima: "Crystal Structures of Ferrous and CO-, CN^-, and NO-Bbound Forms of Rat Heme Oxygenase-1 (HO-1) in Complex with Heme : Structural Implications for Discrimination between CO and O_2 in HO-1"Biochemistry. 42・33. 9898-9905 (2003)
[Publications] Masakazu Sugishima: "Crystal Structure of Rat heme Ooxygenase-1 in Complex with Bbiliverdin-Iron Chelate"The Journal of Biological Chemistry. 278・34. 32352-32358 (2003)
[Publications] 野口正人: "医学のための基礎分子生物学"南山堂. 120 (2003)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

結晶構造に基づくヘムオキシゲナーゼによるヘム分解機構の検討

Principal Investigator

野口 正人 久留米大学, 医学部, 教授 (10124611)

Research Products

[Publications] Masakazu Sugishima: "Crystal structure of rat heme oxygenase-1 in complex with heme bound to azide"The Journal of Biological Chemistry. 277・47. 45086-45090 (2002)

[Publications] Kenichi Takahashi: "Expression and characterization of frog peptidylglycine α-hydroxylating monooxygenase"Protein Expression and Purification. 27. 35-41 (2003)

[Publications] Manabu Satani: "Expression and characterization of human bifunctional peptidylglycine α-amidating monooxygenase"Protein Expression and Purification. 28. 293-302 (2003)

[Publications] Syunsuke Hayashi: "Purification and characterization of a soluble form of rat liver NADPH-cytochrome P-450 reductase highly expressed in Escherichia coli"Protein Expression and Purification. 29. 1-7 (2003)

[Publications] Masakazu Sugishima: "Crystal Structures of Ferrous and CO-, CN^-, and NO-Bbound Forms of Rat Heme Oxygenase-1 (HO-1) in Complex with Heme : Structural Implications for Discrimination between CO and O_2 in HO-1"Biochemistry. 42・33. 9898-9905 (2003)

[Publications] Masakazu Sugishima: "Crystal Structure of Rat heme Ooxygenase-1 in Complex with Bbiliverdin-Iron Chelate"The Journal of Biological Chemistry. 278・34. 32352-32358 (2003)

[Publications] 野口 正人: "医学のための基礎分子生物学"南山堂. 120 (2003)

野口正人久留米大学, 医学部, 教授 (10124611)

[Publications] 野口正人: "医学のための基礎分子生物学"南山堂. 120 (2003)