酸素・電子滴定とESR分光によるヘムオキシゲナーゼ反応の再検討と結晶構造の解析

使用氧/电子滴定和 ESR 光谱重新检查血红素加氧酶反应和晶体结构分析

基本信息

批准号：
10129229
负责人：
野口正人
金额：
$ 1.02万
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：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10129229/
关键词：
ヘムオキシゲナーゼヘム分解機構ベルドヘム α-ヒドロキシヘム

项目摘要

ヘムオキシゲナーゼ(HO)はヘム分解経路において中心的役割を果たす膜結合型ミクロソーム蛋白質である。NADPHチトクロームP-450還元酵素存在下、HOに結合したヘムはα-メソ位の水酸化を受けα-ヒドロキシヘムとなり、次にCOの遊離を伴ってベルドヘムが形成され、最後に環開裂が起こりビリベルジンまで分解されるが、反応中間過程で必要とされる電子当量および中間体の磁気的性質については議論がある。今回、ラットHO-1からC末端22残基の膜結合部位を除いた可溶性HOを用いてヘム-およびα-ヒドロキシヘム-HO複合体を調製し、様々な条件のもと電子・酸素滴定を行い、その吸収スペクトルとESRスペクトル変化をもとにベルドヘム生成過程を検討した。好気条件ではヘムは約3当量のNADPHによりビリベルジンにまで分解されることがわかった。次にα-ヒドロキシヘムを化学合成し、HOとの複合体を形成させ、ESRスペクトルを測定したところ、α-ヒドロキシヘムはFe(III)high spin体とFe(II)π neutral radical体の共鳴混成状態にあることがわかった。このradicalのシグナルは5Kにおいてマイクロ波強度1mW〜10mWで飽和した。厳密な嫌気条件下α-ヒドロキシヘム-HO複合体に酸素を徐々に添加したところ、酸素1.0当量を消費した時点でスペクトル変化は止まり、CO結合型および非結合型Fe(II)ベルドヘムの生成がみたれた。また、時間経過とともにCOの解離も観測された。このベルドヘムはCO再添加により完全にCO結合型に変換した。CO結合型および非結合型はいずれもESR-si1entであり、Fe(II)ベルドヘムの生成を裏付けた。また、K_3[Fe(CN)_6]添加によって生じた酸化体はFe(III)low spin typeのESRシグナルを示した。以上の結果から、ベルドヘム生成機構について、πradical体が酸素と反応してCO結合型ベルドヘムが形成され、この反応には電子の供給を必要とそないことが明らかになった。

血红素加氧酶 (HO) 是一种膜结合微粒体蛋白，在血红素降解途径中发挥核心作用。在NADPH细胞色素P-450还原酶存在下，与H2O结合的血红素在α-内消旋位置发生羟基化，形成α-羟基血红素，然后随着CO的释放形成绿血红素，最后发生环裂解，分解为胆绿素，但对于中间反应步骤所需的电子当量和中间体的磁性仍存在争议。在这里，我们使用从大鼠 HO-1 中去除 C 端 22 个残基的膜结合位点获得的可溶性 H2O 制备了血红素-和 α-羟基血红素-HO 复合物，并在各种条件下进行了电子和氧滴定，形成了绿色血红素。根据吸收光谱和ESR光谱的变化对过程进行了研究。结果发现，在有氧条件下，血红素被约3当量的NADPH降解为胆绿素。接下来，化学合成α-羟基血红素，使其与H2O形成复合物，并测量ESR光谱，结果表明I处于混合状态。该自由基信号在 5K、1mW 至 10mW 的微波强度下饱和。当在严格厌氧条件下将氧气逐渐添加到α-羟基血红素-H2O复合物中时，当消耗1.0当量的氧气时光谱变化停止，这表明我看到了CO结合和非结合的Fe(II) veldhemes的产生。它。此外，随着时间的推移观察到CO的解离。通过重新添加 CO，该绿色血红素完全转化为 CO 结合形式。 CO 结合形式和未结合形式都是 ESR 沉默的，证实了 Fe(II) verdheme 的产生。此外，添加K_3[Fe(CN)_6]产生的氧化剂显示出Fe(III)低自旋型ESR信号。上述结果表明，绿血红素的形成机制是π自由基与氧反应形成CO键合的绿血红素，并且该反应不需要电子的供给。