ヘムオキシゲナーゼの結晶解析によるヘム分解反応及び酸素活性化機構の解明

通过血红素加氧酶的晶体分析阐明血红素分解反应和氧活化机制

基本信息

批准号：
11169240
负责人：
野口正人
金额：
$ 1.66万
依托单位：
Kurume University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

ヘムオキシゲナーゼ(HO)はO_2とNADPHの還元力を利用してヘムをα特異的に開裂し、ビリベルジン、鉄、COを生成する。本研究ではC末端の膜結合ドメインを除いた短縮型ラットHO-1の大腸菌での発現系を確立し、阪大大学院福山研との共同研究によりヘムとの複合体の結晶構造を決定した。HO-1は8本のα-ヘリックスより成る。ヘムは2つのヘリックス(A、F)に挟まれており、両ヘリックスはヘムの近くで大きく曲がっていた。近位ヘリックス(A)には予測されたようにHis25が存在していたが、遠位ヘリックス(F)には極性アミノ酸が存在せず、最も近いアミノ酸残基はGly139とGly143であった。これらのGly残基はヘム鉄に結合したO_2と水素結合するのに充分近い。HO反応はP450などと異なりoxyferrylではなくferric peroxideが活性酸素種と考えられている。我々は、主鎖を用いたHOによるO_2活性化のメカニズムを提唱した。HO反応は3段階の酸素添加反応からなるが、第2ステップのヒドロキシヘムからベルドヘムへの転換反応については、O_2のみで起こると主張するグループと、O_2に加えて1e^-の供給が必要であると主張するグループとの対立があった。我々はこの反応がO_2のみで起こり生成されたベルドヘムは2価であることを報告した。これに対して後者から、1e^-の供給なしでヒドロキシヘムから生成されるものはporphyrinが酸化されたporphyrin(Fe^<3+>)π cation radicalであり、O_2酸化物はNa_2S_2O_4によって再還元されてヒドロキシヘムに戻るという反論が出された。確かにNa_2S_2O_4を用いると彼らと同じ吸収スペクトラムが得られたが、正則的なヘム分解が定量的には起こらなかった。同様のことを生理的な還元系であるfp2を用いて行うと、O_2酸化物はベルドヘム特有の吸収像から変化せず、この状態にO_2を通気するとビリベルジンにまで酸化された。

血氧酶（HO）使用O_2和NADPH的还原力来创建HEM特异性α-特异性，从而产生bilivelgin，Iron和Co。在这项研究中，表达系统是在短型大鼠HO-1的大肠杆菌中建立的，除非在C终端结束时膜组合域，否则与大阪大学研究生院的联合研究决定了。与下摆配合物的晶体结构。 HO-1由八个α-螺旋组成。将下摆夹在两个螺旋（A，F）之间，并且两个螺旋都弯曲在下摆附近。如预测的那样，HIS25存在于近点螺旋（A）中，但是远处的螺旋（F）没有极性氨基酸，而最近的氨基酸残基为Gly139和Gly143。这些GLY残基足够接近，可以将氢与O_2键合成血红素铁。 HO反应与P450等不同，但是过氧化铁被认为是活性氧，而不是氧合。我们通过使用主链来提倡O_2激活的机理。 HO反应由三阶段氧添加剂组成，但是从二步羟基甲羟基人到Beldehem的转化反应需要一组声称仅在O_2中发生的组，并且在O_2中添加了1E^与该组织的冲突，声称存在。我们报告说，仅使用O_2生成的Beldhem是双重的。另一方面，从后者中，从羟基苯丙胺产生的，没有1e^-is卟啉（Fe^<3+>）π阳离子自由基，而O_2氧化物由Na_2s_2o_4重新降低他会返回羟基人。当然，使用NA_2S_2O_4，与获得的吸收光谱相同，但是常规下摆拆卸并未定量发生。当使用FP2（即生理还原系统）进行同一件事时，O_2氧化物并未从腹部特异性吸收图像中变化，并且在该状态下O_2被氧化。