2009 Fiscal Year Annual Research Report
ヘムオキシゲナーゼ反応の中間過程および電子授受機構の解明
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21590321
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| Research Institution | Kurume University |
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Principal Investigator |
野口 正人 Kurume University, 医学部, 教授 (10124611)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
東元 祐一郎 久留米大学, 医学部, 准教授 (40352124)
佐藤 秀明 久留米大学, 医学部, 准教授 (60271996)
杉島 正一 久留米大学, 医学部, 講師 (30379292)
坂本 寛 九州工業大学, 情報工学研究院, 准教授 (70309748)
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| Keywords | 酵素 / 生体分子 / 蛋白質 / 有機化学 |
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| Research Abstract |
ヘムオキシゲナーゼ(HO)反応によって、ヘムは3段階の酸素添加反応により、α-ヒドロキシヘム、α-ベルドヘム、ビリベルジン鉄錯体の中間体を経てビリベルジン、CO、Fe^<2+>に分解される。今回、鉄(II)ベルドヘム-ラットHO-1複合体の構造を2.2Åの分解能で得た。その全体構造は、ヘム-HO-1複合体と同様であった。ベルドヘムの鉄に対する遠位軸配位子として、H_2OまたはOH^-が配位していた。ベルドヘムの遠位側には複数の水分子とアミノ酸残基で構成される水素結合ネットワークが観測されたことから、ヘムからα-ヒドロキシヘムへの酸素添加反応と同様に、α-ベルドヘムの分解反応においても、この水素結合ネットワークが活性酸素種(おそらくはFe-OOH)の生成に必要なプロトンを供与する可能性を示唆している。
ベルドヘムがビリベルジン鉄錯体に転換される中間過程には,ベルドヘムのオキサポルフィリン環が一電子還元されたベルドヘムπ-中性ラジカル体が中間体として関与する可能性が示唆されてきた。そこで,COなどを軸配位子とする鉄(II)α-ベルドヘム-ラットHO-1(rHO-1)複合体のオキサポルフィリン環に対する一電子還元反応の還元電位を電気化学的手法により求めた。rHO-1に結合したCO配位型鉄(II)ベルドヘムの環の還元電位は-0.41Vであった。この値は,外来配位子を加えない場合に比べて0.06Vほど高い。この結果は,COが配位することによつて,P450還元酵素(CPR)からオキサポルフィリン環への電子伝達が容易になったことを示している。生理的条件におけるHOによるベルドヘムの分解過程でも,O_2が鉄に軸配位した後,オキサポルフィリン環がCPRにより還元されて,ビリベルジン鉄錯体への転換が進むものと推測される。
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