2019 Fiscal Year Annual Research Report
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16K21748
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Principal Investigator |
緒方 英明 北海道大学, 低温科学研究所, 特任准教授
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| Project Period (FY) |
2017 – 2019
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| Keywords | 金属酵素 / 生物無機化学 / タンパク質 / 分光学 / 構造生物学 / ヒドロゲナーゼ / 酵素反応 / 水素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
[FeFe]ヒドロゲナーゼは水素を合成・分解する反応を触媒する金属酵素である。本研究では超好熱菌Thermotoga maritima由来の2種類の[FeFe]ヒドロゲナーゼ(電子伝達分岐型と調節型)の反応機構を明らかにすることが目的である。これらの酵素に化学的に合成した2核鉄錯体を用いることで人工的に成熟化させることに成功した。電子伝達分岐型[FeFe]ヒドロゲナーゼHydABCのプロトン還元活性と水素酸化活性は、触媒型ヒドロゲナーゼの活性能と同等であった。さらに、電子伝達体フェレドキシンとNADHを用いた電子伝達分岐反応の分光学的解析から、HydAサブユニット中の鉄硫黄クラスターが分岐を制御していると提唱した。また、調節型[FeFe]ヒドロゲナーゼHydSの大量発現系を構築し、人工的に成熟化させることにも成功した。調節型[FeFe]ヒドロゲナーゼの活性測定では、触媒型ヒドロゲナーゼの活性能と比べ非常に低いことがわかった。このことからプロトン輸送において活性中心を含む周辺のアミノ酸の重要性が明らかとなった。さらに、調節型[FeFe]ヒドロゲナーゼの電気化学的赤外分光法により活性中心は2つの酸化還元状態を取ることが分かった。もっとも酸化された状態では、活性中心はFe(I)Fe(II)と2価の鉄硫黄クラスターである。1電子還元されると2核鉄錯体が還元され、鉄硫黄クラスターは2価のままであることを見出した。
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