シトクロムb_<562>を構造基盤とする新規金属酵素の構築

基于细胞色素b_<562>的新型金属酶的构建

• 批准号: 17750164
• 负责人: 佐藤 秀明
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Kurume University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 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-17750164/
• 关键词: ヘムタンパク質; 金属酵素; 基質酸化活性; 酵素反応; リガンド結合

シトクロムb_<562>(b_<562>)やミオグロビン,ヘムオキシゲナーゼ(HO)は,補欠分子族としてヘムb(プロトポルフィリンIX鉄錯体)を結合するタンパク質である。b_<562>は電子伝達に関与し,一般のヘム酵素のような基質の酸化反応を触媒しない。本研究では,頑丈なb_<562>の構造を基盤とし,適切な位置に外来の金属イオンを配位させることで新規な活性中心を構築して,基質酸化を触媒する新しい金属酵素としての機能をb_<562>に対して付与することを目的とした。分子表面に金属イオンの結合部位を設けることで,b_<562>等のヘムタンパク質に対して幅広いタイプの金属酵素の機能を付与できるものと期待される。そこで,b_<562>分子表面に対するMn^<2+>やCu^<2+>等の金属イオンの結合を試みた。金属イオンの配位は,ESI-TOF-MSにより確認した。調製したMn^<2+>結合型b_<562>について,過酸化水素存在下で基質酸化活性を検討した。基質として用いたグアヤコールやインジゴカーミン,ABTSなどは,野生型b_<562>によりゆっくりと酸化されたが,Mn^<2+>結合型b_<562>では活性の低下(1/2〜1/5)が見られた。これは,ヘム活性種によって基質よりも先にMn^<2+>が酸化されてしまったためと考えられる。一方,酸素貯蔵へムタンパク質であるミオグロビンについて,ヘムの骨格や側鎖位置を改変することにより,リガンド分子に対する親和性を変化させたり,基質酸化活性を向上させたりできることを示した。また,HOはヘムを基質として結合してその分解を触媒する酵素である。この反応に必要な電子の伝達経路について,プロピオン酸末端をメチルエステル化したヘムを用いて検討した。HOが触媒する多段階反応の途中でベルドヘムジメチルエステルの蓄積が見られたことから,HO-ベルドヘム複合体への電子伝達にヘムのプロピオン酸側鎖が関与していることが示唆された。

细胞色素 b_<562> (b_<562>)、肌红蛋白和血红素加氧酶 (HO) 是作为辅基结合血红素 b（原卟啉 IX 铁复合物）的蛋白质。 b_<562>参与电子传递，并不像一般血红素酶那样催化底物的氧化反应。在本研究中，我们基于b_<562>的坚固结构，通过在适当的位置配位外来金属离子，构建了新的活性中心，并开发了催化底物氧化的新型金属酶的功能。 <562>。通过在分子表面上提供金属离子结合位点，预计可以赋予血红素蛋白例如b_<562>多种金属酶功能。因此，我们尝试将Mn^<2+>和Cu^<2+>等金属离子键合到b_<562>分子表面。通过ESI-TOF-MS证实了金属离子的配位。在过氧化氢存在下研究了所制备的Mn 2+ 结合的b_<562>的底物氧化活性。愈创木酚、靛蓝胭脂红、ABTS等用作底物被野生型b_<562>缓慢氧化，但活性被Mn^<2+>结合的b_<562>降低（1/2至1/2） 5) 观察到。这被认为是因为Mn 2+ 在底物之前被血红素活性物质氧化。另一方面，对于储氧血红素蛋白肌红蛋白来说，通过修饰血红素骨架和侧链位置，可以改变与配体分子的亲和力，提高底物氧化活性。此外，H2O是一种结合血红素作为底物并催化其分解的酶。使用丙酸末端甲酯化的血红素研究了该反应所需的电子转移途径。在 H2O 催化的多步反应过程中观察到了 verdheme 二甲酯的积累，这表明血红素的丙酸侧链参与了向 H2O-verdheme 复合物的电子转移。

项目成果

Ligand Binding Properties of Two Kinds of Reconstituted Myoglobins with Iron Porphycene Having Propionates : Effect of β-Pyrrolic Position of Two Propionate Side Chains in Porphycene Framework

两种具有丙酸酯的铁卟啉重建肌红蛋白的配体结合特性：卟啉骨架中两个丙酸酯侧链的β-吡咯位置的影响

• 发表时间: 2006
• 期刊: J. Inorg. Biochem 100
• 作者: T.Matsuo;et al.
• 通讯作者: et al.

Crystal structure and peroxidase activity of myoglobin reconstituted with iron porphycene

• DOI: 10.1021/ic061130x
• 发表时间: 2006-12-25
• 期刊: INORGANIC CHEMISTRY
• 影响因子: 4.6
• 作者: Hayashi, Takashi;Murata, Dai;Hisaeda, Yoshio
• 通讯作者: Hisaeda, Yoshio

Unusual ligand discrimination by a myoglobin reconstituted with a hydrophobic domain-linked heme

• DOI: 10.1021/ja044984u
• 发表时间: 2005-01-12
• 期刊: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
• 影响因子: 15
• 作者: Sato, H;Watanabe, M;Hayashi, T
• 通讯作者: Hayashi, T