サブユニット間ヘム架橋型シトクロムbにおけるヘム特異的アセンブリー機構

亚基间血红素桥联细胞色素 b 中血红素特异性组装机制

基本信息

批准号：
09235205
负责人：
北潔
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

研究代表者は呼吸鎖電子伝達系酵素について大腸菌およびミトコンドリアを用い、構造と機能の解析という立場から一貫して研究を続けている。この間、大腸菌呼吸鎖については末端酸化酵素であるシトクロムbo複合体の精製などを通して、その構成成分の実体を明らかにしてきた。本公募研究で対象とするコハク酸脱水素酵素(SDH)複合体は4つのサブユニットにFAD、3種の鉄-イオウクラスターおよびヘムbと計5つの補欠分子族を含む珍しい性質を持った酸化還元酵素である。この中で膜への結合部位と考えられているシトクロムb成分は疎水性の高い、大(cybl)、小(cybs)のサブユニットから構成されている。最近、MCDなどの物理化学的解析から、ヘムbが両サブユニットに存在するヒスチジン残基を介して架橋する、特徴的な結合様式をとっている事が予想される結果が得られた。そこで本研究ではこのヒスチジン残基を同定する目的で、cybLに3つ、cybSに2つ存在するヒスチジン残基を部位特異的変異により他のアミノ酸に置換し、その影響を解析した。その結果cybLのHis-84とcybSのHis-71を他のアミノ酸に置換した時、ヘムbの結合が見られなくなった。つまりコハク酸脱水素酵素のシトクロムbにおいては、ヘムbが2つのサブユニットのヒスチジンと相互作用し、架橋した形で存在している事が明らかになった。ヒトや回虫などミトコンドリアの複合体IIのシトクロムb成分の一次構造を調べたところ、この2つのヒスチジンは保存されており、複合体IIヘムは共通な結合様式をとっていると考えられた。またヘム合成系酵素(δ-アミノレブリン酸合成酵素)欠損株を用いた実験から、活性のある複合体IIの膜へのアセンブリーには、ヘムbが必須であることが判った。

主要研究者从结构和功能分析的角度，使用大肠杆菌和线粒体对呼吸链电子传递酶进行了持续研究。在此期间，我们通过纯化细胞色素bo复合物（即末端氧化酶），阐明了大肠杆菌呼吸链的组成成分的实质。本公开研究的目标琥珀酸脱氢酶（SDH）复合物具有不寻常的氧化特性，包括FAD、三种类型的铁硫簇以及其四个亚基中的血红素b，总共五个辅基。还原酶。其中，细胞色素 b 组分被认为是膜的结合位点，由高度疏水性的大 (cybl) 和小 (cybs) 亚基组成。最近，MCD 等物理化学分析表明，血红素 b 通过两个亚基中存在的组氨酸残基进行交联，这有望成为一种特征性结合模式。因此，本研究为了鉴定该组氨酸残基，通过定点突变将cybL中的3个组氨酸残基和cybS中的2个组氨酸残基替换为其他氨基酸，并分析其效果。结果，当cybL的His-84和cybS的His-71被其他氨基酸取代时，不再观察到血红素b结合。换句话说，已揭示在琥珀酸脱氢酶的细胞色素b中，血红素b与两个亚基中的组氨酸相互作用并以交联形式存在。当我们研究人类和蛔虫等线粒体中复合物II的细胞色素b组分的一级结构时，我们发现这两个组氨酸是保守的，并且复合物II血红素具有共同的结合模式。此外，使用血红素合成酶（δ-氨基乙酰丙酸合酶）缺陷菌株进行的实验表明，血红素 b 对于将活性复合物 II 组装到膜中至关重要。