Elucidation of reaction mechanism ofthe enzymes involved in the syntbssis of photosynthetic pigments

光合色素合成酶反应机制的阐明

基本信息

批准号：
18570105
负责人：
FUKUYAMA Keiichi
金额：
$ 2.51万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

Photosynthetic organisms utilize phytobilins, linear tetrapyrrole pigments, for photosynthesis and light sensing. Such organisms develop light harvesting systems to accomplish efficient photosynthesis in their living environments. Red algae and cyanobacteria have giant protein-pigment complexes called phycobilisomes as a light-harvesting system, in which phycobilins (one of phytobilins) are utilized for light-harvesting pigments. Phytobilins are biosynthesized from heme by heme oxygenase and ferredoxin dependent bilin reductases (FDBRs). PcyA, a member of FDBR family, is unique in reducing biliverdin Xiα (BV) to phycocyanobilin by two sequential steps, in which electrons are supplied by ferredoxin. We previously determined the crystal structure of PcyA from cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 in complex with BV. To shed light on the molecular mechanism of PcyA reaction, we synthesized the pigment, the product of the first step of PcyA reduction, and determined the crystal structure of PcyA-pigment complex. On the basis of the structure site directed mutagenesis and functional analysis are under way.γ-Glutamyltranspeptidase (GGT) catalyzes the cleavage of such γ-glutamyl compounds as glutathione, and transfer of their γ-glutamyl group to water or to other amino acids and peptides. Azaserine and acivicin are classical and irreversible inhibitors of GGT, but their binding sites and the inhibition mechanisms remained to be defined. We have determined the crystal structures of GGT from Eacherichia coil in complex with azaserine and acivicin at 1.65 A resolution. They form a covalent bond with the Oγ atom of Thr391, the catalytic residue of GGT. Notably, in the azaserine complex the carbonyl of azaserine is attacked by Thr391 to form a tetrahedral intermediate. When acivicin is bound to GGT, a migration of the single and double bonds occurs in its dihydroisoxazole ring.

光合生物利用植物素，线性四吡咯颜料，光合作用和光传感器。这样的生物会开发出光收集系统，以在其生活环境中完成有效的光合作用。红藻类和蓝细菌的巨型蛋白质色素配合物称为植物质体作为一种轻度收获系统，其中植物蛋白（一种植物比林）用于轻度捕获的颜料。通过血红素加氧酶和依赖性蛋白质的bilin ryceases（FDBRS）从血红素中生物合成植物素。 FDBR家族的成员PCYA在将BiliverdinXIα（BV）降低到植物酸苯胺丁基蛋白方面是独一无二的，其中两个顺序的步骤是通过铁氧还蛋白提供的电子产品。我们先前从蓝细菌Synechocystis sp。中确定了PCYA的晶体结构。 PCC 6803与BV复合体。为了阐明PCYA反应的分子机制，我们合成了色素，PCYA还原的第一步的乘积，并确定了PCYA色素复合物的晶体结构。基于结构位点，定向诱变和功能分析正在进行中。γ-谷氨酰肽酶（GGT）催化了诸如谷胱甘肽等这种γ-谷酰基化合物的裂解，并将其γ-谷氨酰胺基团转移至其他氨基酸或其他氨基酸和果酸。偶氮氨酸和阿西维蛋白是GGT的经典和不可逆的抑制剂，但是它们的结合位点和抑制作用机制仍尚待定义。我们已经确定了与叠氮蛋白酶和阿西维蛋白在1.65 A分辨率的复合物中的GGT的晶体结构。它们与Thr391的Oγ原子形成共价键，即GGT的催化保留。值得注意的是，在叠氮化物络合物中，Azaserine的羰基受到Thr391的攻击，形成了四面体中间体。当阿西维蛋白与GGT结合时，单个键和双键的迁移发生在其二氢异恶唑环中。

项目成果

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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環元酵素の構造研究

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・4
影响因子：
0
作者：
杉島正一;萩原義徳;高橋康弘;福山恵一
通讯作者：
福山恵一

Structures of phytobilin synthesis enzymes

植物胆素合成酶的结构

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
K.;Wada;J.;Hiratake;M.;Irie;T.;Okada;C.;Yamada;H.;Kumagai;H.;Suzuki;K.;Fukuyama;K. Fukuyama
通讯作者：
K. Fukuyama

Crystal Structures of Escherichia coil γ-Glutamyltranspeptidase in Complex with Azaserine and Acivicin : Novel Mechanistic Implication for Inhibition by Glutamine Antagonists

埃希氏菌 γ-谷氨酰转肽酶与重氮丝氨酸和 Acivicin 复合物的晶体结构：谷氨酰胺拮抗剂抑制的新机制意义

DOI：
发表时间：
期刊：
J. Mol. Biol (in press)
影响因子：
0
作者：
K.;Wada;J.;Hiratake;M.;Irie;T.;Okada;C.;Yamada;H.;Kumagai;H.;Suzuki;K.;Fukuyama
通讯作者：
Fukuyama

Mass spectroscopic identification of lysine residues of heme oxygenase-1 that are involved in its interaction with NADPH-cytochrome P450 reductase

质谱鉴定参与其与 NADPH-细胞色素 P450 还原酶相互作用的血红素加氧酶 1 的赖氨酸残基

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
Biochem. Biophys. Res. Commun 367
影响因子：
0
作者：
Y.;Higashimoto;M.;Sugishima;H.;Sato;H.;Sakamoto;K.;Fukuyama;G.;Palmer;M.;Noguchi
通讯作者：
Noguchi

X-Ray Crystallographic and Biochemical Characterization of the lnhibitory Action of an lmidazole-dioxolate Compound on Heme Oxygenase

咪唑二氧醇化合物对血红素加氧酶抑制作用的 X 射线晶体学和生化表征

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Biochemistry 46
影响因子：
0
作者：
A.;Dey;F.E.;Jenney;Jr.;M.W.W.;Adams;E.;Babini;Y.;Takahashi;K.;Fukuyama;K.O.;Hodgson;B.;Hedman;E.I.;Solomon;M. Sugishima
通讯作者：
M. Sugishima