電子伝達蛋白質と超分子複合体を形成する亜硝酸還元酵素の構造と分子進化に関する研究

亚硝酸还原酶与电子传递蛋白形成超分子复合物的结构和分子进化研究

基本信息

批准号：
16710156
负责人：
井上豪
金额：
$ 2.43万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

亜硝酸還元酵素(NIR)は、脱窒過程の一部である亜硝酸イオンを一酸化窒素に還元する反応を触媒する酵素である。NIRのうち、通常の銅型NIRはサブユニット(単量体)あたり電子受容部位として働くタイプ1銅と、亜硝酸還元部位として働くタイプ2銅の二つの銅結合部位を持ち、3量体構造をとることが知られている。これに対してHyphomicrobium denitrificans A3151株由来の銅型NIR(HdNIR)は単量体あたり2つのタイプ1銅(type 1 Cu_N,type 1 Cu_C)と1つのタイプ2銅を持ち、6量体構造をとる。HdNIRは、そのアミノ酸配列のN末端側にブルー銅タンパク質のプラストシアニンと相同性のあるドメイン(N-terminalドメイン)とC末端側に既知のNIRと相同性のあるドメイン(C-terminalドメイン)からなり、Nドメインにはtype 1 Cu_N、Cドメインにはtype 1 Cu_Cとtype 2 Cuが含まれている。これまでにNativeおよびC260Aの結晶化を行い、2.4Å分解能までのX線回折強度データを収集した(Acta Cryst.,D60,2383-2386(2004))。銅イオンを利用したMAD法による構造解析を試みたが、最終的には、分子置換法に成功し、2.4Å分解能でR値18%の精密構造を得た。構造解析の結果、HdNIRのN末端ドメインのtype 1銅の周囲に存在する、Gly74,Gly38,Ala75,Met40,Ile35などの疎水パッチ同士が結合し、3量体構造どうしがface-to-faceで向き合うような構造を有していた。NIRドメインのtype 1とtype 2の銅イオンの位置は、12.7Å離れ、N末端ドメインのtype 1と、NIRドメインのtype 1とは50.4Å離れていたが、隣のNIRドメインのtype 1との距離が24.7Åと近く、異なる分子への電子伝達経路が考えられた。ストップドフローやパルスラジオリシスなどの生化学実験の結果から、HdNIRの生理的電子供与体であるシトクロムc_<550>は、2系統の電子伝達経路でHdNIRに電子を供与し、N末端ドメインのtype 1銅に電子を渡す速度よりも、NIRドメインのtype 1銅へ電子を渡す速度が非常に速いことが判明した。これら2つの電子伝達経路を構造から議論した。

亚硝酸盐还原酶（NIR）是一种酶，它催化了对一硝化过程的一部分，催化亚硝酸盐离子的反应，对一氧化氮。在NIR中，正常的铜型NIR具有两个铜结合位点，每个亚基（单体）中之一是一种用作电子接受位点的1型铜，一种2型铜，可作为亚硝酸盐减少位点，并且已知具有三聚体结构。相比之下，源自denitrificans菌株A3151的铜型NIR（HDNIR）具有两种1型铜（1型Cu_n，1型CU_C）和每个单体的一个2型铜，并且具有Hexamer结构。 HDNIR由与其氨基酸序列的N末端侧的蓝色铜蛋白（N末端结构域）的塑料同源的结构域，以及与已知NIR（C-末端结构域）在C端侧的域同源的结构域。 N域包含1型CU_N，C域包含1型CU_C和类型2 Cu。到目前为止，天然和C260A已经结晶，并且已经收集了X射线衍射强度数据高达2.4Å分辨率（Acta Crystal。，D60，2383-2386（2004））。我们尝试使用铜离子使用MAD方法来分析结构，但最终我们成功地替换了分子替代方法，并以2.4Å分辨率为18％的R值的精度结构。由于结构分析，HDNIR的N末端结构域中围绕1型铜的Gly74，Gly38，Ala75，Met40和Ile35等疏水片被绑定在一起，并结合了三聚体结构。 NIR结构域的1型和类型2的铜离子相距12.7Å，NIR域的N末端结构域1和1型1型相距50.4Å，但是相邻NIR类型的1型1型的距离接近24.7Å，使电子传递途径使电子传递途径是不同分子。生化实验（例如停止流量和脉冲放射解析）的结果表明，HDNIR的生理电子供体Cytochrome C_ <550>通过两个电子传输路径向HDNIR捐赠了电子，并且将电子传递到NIR域中的1型铜域中的1型铜范围比Electron typer and Types type and type typers 1 copper and type typers typers typers typers typers typers coppers typers coppers。根据结构讨论了这两个电子传输路径。

项目成果

期刊论文数量（38）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Crystal Structure of Thioredoxin Peroxidase of an Aerobic Hyperthermophilic Archaeon, Aeropyrum pernix K1.

需氧超嗜热古菌 Aeropyrum pernix K1 硫氧还蛋白过氧化物酶的晶体结构。

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Protein (In press)
影响因子：
0
作者：
Kilunga K.B et al.;井上豪他;Xie.Y et al.;T.Inoue et al.;T.Knoshita et al.;T.Yamamoto et al.;T.Nakamura et al.
通讯作者：
T.Nakamura et al.

Protein Crystal Processing Using a Deep-UV Laser

使用深紫外激光进行蛋白质晶体加工

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Jpn.J.Appl.Phys. 43
影响因子：
0
作者：
H.Adachi;et al.
通讯作者：
et al.

Temperature-Screening System for Determining Protein Crystallization Conditions

DOI：
10.1143/jjap.44.4080
发表时间：
2005-06
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics
影响因子：
1.5
作者：
H. Adachi;A. Niino;K. Takano;H. Matsumura;S. Murakami;Tsuyoshi Inoue;Y. Mori;T. Sasaki
通讯作者：
H. Adachi;A. Niino;K. Takano;H. Matsumura;S. Murakami;Tsuyoshi Inoue;Y. Mori;T. Sasaki

Protein Crystallization by Combining Laser Irradiation and Solution-Stirring Techniques.

结合激光照射和溶液搅拌技术进行蛋白质结晶。

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Jpn.J.Appl.Phys. 44
影响因子：
0
作者：
Kilunga K.B et al.;井上豪他;Xie.Y et al.;T.Inoue et al.;T.Knoshita et al.;T.Yamamoto et al.;T.Nakamura et al.;H.Matsumura et al.;T.Nakamura et al.;T.Nakamura et al.;H.Adachi et al.;K.Takeuchi et al.;H.Adachi et al.
通讯作者：
H.Adachi et al.

レーザー照射による蛋白質結晶成長制御

通过激光照射控制蛋白质晶体生长