チトクロームP450camの構造と機能の相関ー活性部位に位置する酵素反応に必須のアミノ酸残基の役割

细胞色素 P450cam 的结构和功能之间的关系 - 位于活性位点的酶促反应必需的氨基酸残基的作用

基本信息

批准号：
04680274
负责人：
島田秀夫
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

チトクロームP450cam(P450cam)は、細菌のカンファー水酸化酵素系(プチダレドキシン(Pd)還元酵素、PdそしてP450camから成る)の末端酸化酵素であり、プロトヘムIXを補欠分子族としてもち、次の反応を触媒する。d-camphor+NADH+O_2+H^+→5-exo-hydroxycamphor+NAD^++H_2Oこの反応では、中間体として生じた酸素化型酵素がPdによって一電子還元され、つづいて酸素のO-O結合の開裂が起こる。この酸素化型中間体が還元される段階に、P450camの活性部位に位置するAspが、そしてO-O結合が開裂される段階に、同部位のThr残基が、それぞれ必須であることを既に明かにした。しかしこれらアミノ酸残基の役割は不明であった。そこで本研究では、それぞれのアミノ酸残基の役割を明確にすることを目的とした。本年度の研究より、少なくとも酸素化型中間体の活性部位には下図に描いた構造が形成されていると結論された。この構造では、1)ヘム鉄に結合した酸素とThrの水酸基の間の水素結合、2)ThrとAspの間の水分子を介しての水素結合、3)そしてAspとArgの間の水素結合が特徴である。このような水素結合のネットワークを通じて反応に必要な2当量のプロトンが溶媒から供給されると考えられる。従ってThrはO-O結合開裂反応の酸触媒として機能し、一方Aspはネットワークの形成に不可欠のアミノ酸残基である。そしてこのネットワークが切断されると酸素化型中間体が還元される速度が激減する。従ってこの還元はプロトンの供給と強く共役していると推定された。

细胞色素P450CAM（P450CAM）是细菌樟脑羟化酶系统的末端氧化酶（包括替代甲氧蛋白（PD）还原酶，PD和P450CAM），它使用Protoheme IX作为Prosthet群，并催化以下反应。 d-camphor+nadh+o_2+h^+→5- exo-hydroxycamphor+nad^++ h_2o在此反应中，作为中间体产生的氧化酶通过PD降低，随后发生了牛根的O-O键的裂解。已经揭示了在降低这种含氧的中间体的阶段，位于P450CAM活跃位点的ASP以及在裂解O-O键的阶段，同一位点的THR残基分别必不可少。但是，这些氨基酸残基的作用尚不清楚。因此，这项研究旨在阐明每个氨基酸残基的作用。今年的研究得出的结论是，至少氧化中间体的活性位点具有下图中所示的结构。该结构的特征是1）与血红素铁与THR结合的氧与THR的羟基，2）通过水分子在THR和ASP之间的氢键，以及3）ASP和ARG之间的氢键。据认为，反应所需的两个质子的同等物是通过这种氢键网络从溶剂中喂养的。因此，THR充当O-O键裂解反应的酸催化剂，而ASP是对网络形成必不可少的氨基酸残基。当该网络切断时，氧化中间体的速率会大大降低。因此，据估计，这种还原与质子供应强烈结合。