脳内のCOセンサー蛋白質NPAS2の立体構造解析

大脑中CO传感器蛋白NPAS2的三维结构分析

基本信息

批准号：
05J05063
负责人：
杉島正一
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kurume University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J05063/
关键词：
X線結晶構造解析構造生物学ヘム金属蛋白質シグナル伝達

项目摘要

本研究はヘムの分解に伴って生じる様々な生理反応の解明を目的として行なった。ヘムの代謝はヘムオキシゲナーゼ(HO)によるポルフィリン環の開裂によって始まり、この反応でビリベルジン、CO、鉄が生じる。生じたCOは、哺乳類では様々な生理反応のシグナル伝達物質として働くと示唆されている。このような生理反応の一つとして、NPAS2による体内時計の制御が知られている。NPAS2はヘムを二分子含む蛋白質で、ヘム鉄にCOが結合することによって、その会合状態を変化させ、BMAL1と相互作用することによって転写因子として機能する。ヘム結合ドメインA、Bおよびその両者をもつフラグメントを大腸菌内で大量発現させる系を用いて、試料を精製し、結晶化を試みたが、現在まで結晶解析に適した結晶を得ることには成功していない。NPAS2の関与する系以外にもCOは細胞増殖、抗炎症、抗アポトーシスといった細胞を保護する反応のシグナルとして働くことが示唆されている。これらはHOの特異的阻害剤が抗癌剤として使用できる可能性を示している。昨年、イミダゾール-ジオキソレン化合物が従来のHO阻害剤より特異性の高い阻害剤として働くことが報告された。今年度、私はこの阻害剤とヘム-HO複合体の三者複合体の立体構造を明らかにした。本構造を基に、より特異性の高い阻害剤が開発されることが期待される。一方で、光合成生物ではヘムの分解によって生じたビリベルジンが、フェレドキシン依存性ビリン還元酵素によって還元され、様々な光合成色素や光受容色素が合成される。今年度は、昨年度明らかにしたフェレドキシン依存性ビリン還元酵素(PcyA)と基質であるビリベルジンの複合体構造をさらに発展させ、基質非結合型の立体構造を明らかにした。基質結合前後の構造を比較することにより、PcyAにおける構造変化を伴う基質認識について明らかにした。

本研究的目的是阐明血红素降解导致的各种生理反应。血红素代谢始于血红素加氧酶 (HO) 裂解卟啉环，产生胆绿素、CO 和铁。所产生的二氧化碳被认为可以充当哺乳动物各种生理反应的信号转换器。 NPAS2 对生物钟的控制就是这样一种生理反应。 NPAS2是一种含有两个血红素分子的蛋白质，当CO与血红素铁结合时，它会改变其缔合状态，并通过与BMAL1相互作用而发挥转录因子的作用。使用血红素结合结构域 A、B 和含有两者的片段在大肠杆菌中大量表达的系统，对样品进行纯化并尝试结晶，但迄今为止尚未获得适合晶体分析的晶体。。除了涉及 NPAS2 的系统外，CO 还被认为可以充当细胞保护反应的信号，例如细胞增殖、抗炎和抗凋亡。这些发现表明 H2O 的特异性抑制剂可用作抗癌剂。去年，有报道称咪唑二氧杂环戊烯化合物比传统的 H2O 抑制剂具有更特异性的抑制剂。今年，我揭示了该抑制剂与血红素-HO复合物三元复合物的三维结构。基于该结构，预计将开发出更具特异性的抑制剂。另一方面，在光合生物中，血红素分解产生的胆绿素被铁氧还蛋白依赖性胆绿素还原酶还原，合成各种光合色素和光感受器色素。今年，我们进一步开发了去年揭示的铁氧还蛋白依赖性胆绿素还原酶（PcyA）和底物胆绿素的复杂结构，并揭示了非底物结合型的3D结构。通过比较底物结合前后的结构，我们阐明了伴随着PcyA结构变化的底物识别。

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

フェレドキシン依存性ビリン還元酵素の構造研究

铁氧还蛋白依赖性胆碱还原酶的结构研究

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
日本結晶学会誌 48
影响因子：
0
作者：
T.Fujii;M.G Suzuki;T.Kawai;K.Tsuneizumi;A.Ohnishi;M.Kurihara;S.Matsumoto;T.Ando;杉島正一
通讯作者：
杉島正一

ヘムオキシゲナーゼの立体構造からみた反応機構

从血红素加氧酶的三维结构看反应机理

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
生化学 77・7
影响因子：
0
作者：
Shinnichiro Suzuki;Yong Xie;Hiroshi Yokoyama;Kazuya Yamaguchi;Yong Xie;Kunishige Kataoka;Yong Xie;Kunishige Kataoka;Kazuya Yamaguchi;Kunishige Kataoka;Yong Xie;Shinnichiro Suzuki;Kazuya Yamaguchi;Masahito Sano;佐野正人;Tsuyoshi Inoue;Yuichiro Higashimoto;Kazuya Yamaguchi;Shinnichiro Suzuki;坂本寛
通讯作者：
坂本寛

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作者：
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