ブックタイトル日本結晶学会誌Vol56No4

概要

日本結晶学会誌Vol56No4

藤橋雅宏3．おわりにここまでODCaseについて,比較的高分解能（1.0～1.8 A）で構造を決定し,計算機シミュレーションや生化学的解析を組み合わせて反応機構の議論を行ってきた.一般にこのレベルの分解能の構造では,炭素などはかなり高い精度で精密化できるものの,特定残基のプロトン化状態など,酵素の反応機構を探る上で真に重要な水素原子の同定は難しいことが多い.さまざまなグループがさまざまな方法でこの問題に取り組んでいる.最も多く見られるのは,重水を用いて,反応にかかわった水素原子が溶媒に由来するのか基質内での転移なのか,二重結合などのre面とsi面のどちら側から結合したのか,中間体の構造,などの情報を得ている例である（例えば文献24)-26 )）.反応中間体に対応する構造を観察するのによく用いられるのは,活性残基の部位特異的変異体の構造解析であるが,ほかの方法として,反応に必要な金属イオンや,遷移状態アナログ基質の利用, pHをはじめとした結晶内部の条件をうまく設定することにより,中間体構造を含む反応ステップごとの構造をとらえた例もいくつか見られる（例えば文献27)-29 )）.結晶構造は,現代の酵素反応機構解析において,必須情報となっている.今後は,分解能の向上や中性子の利用による水素原子の可視化や,時分割解析などのより質の高い構造解析の必要性がますます高まってくると考えられる.また,不安定な中間体状態を推測するための計算機シミュレーションや,さまざまな生化学的解析を組み合わせることも必要であると考えられる.本研究は,京都大学大学院理学研究科の三木邦夫教授,University of Toronto / Ontario Cancer InstituteのEmil F.Pai教授, Toronto General InstituteのLakshmi P. Kotra博士ならびにそれぞれのグループの方,また産業経済総合研究所の石田豊和博士,との共同研究です.この場をお借りして心よりお礼申し上げます.文献1）A. Radzicka and R. Wolfenden: Science 267, 90 (1995).2）N. Wu, Y. Mo, J. Gao and E. F. Pai: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.97, 2017 (2000).3）B. G. Miller, M. J. Snider, R. Wolfenden and S. A. Short: J.Biol. Chem. 276, 15174 (2001).4）Orotidine Monophosphate Decarboxylase: A Mechanistic Dialogue（Topics in Current Chemistry Vol. 238）, Eds. J. K. Lee and D.J. Tantillo, Springer (2004).5）M. Fujihashi, A. M. Bello, E. Poduch, L. Wei, S. C. Annedi, E.F. Pai and L. P. Kotra: J. Am. Chem. Soc. 127, 15048 (2005).6）E. Poduch, A. M. Bello, S. Tang, M. Fujihashi, E. F. Pai and L.P. Kotra: J. Med. Chem. 49, 4937 (2006).7）A. M. Bello, E. Poduch, M. Fujihashi, M. Amani, Y. Li, I. Crandall,R. Hui, P. I. Lee, K. C. Kain, E. F. Pai and L. P. Kotra: J.Med. Chem. 50, 915 (2007).8）M. Fujihashi, L. Wei, L. P. Kotra and E. F. Pai: J. Mol. Biol.387, 1199 (2009).9）D. Heinrich, U. Diederichsen and M. G. Rudolph: Chemistry 15,6619 (2009).10）J. G. Wittmann, D. Heinrich, K. Gasow, A. Frey, U. Diederichsenand M. G. Rudolph: Structure 16, 82 (2008).11）N. Wu and E. F. Pai: J. Biol. Chem. 277, 28080 (2002).12）K. K. Chan, B. M. Wood, A. A. Fedorov, E. V. Fedorov, H. J.Imker, T. L. Amyes, J. P. Richard, S. C. Almo and J. A. Gerlt:Biochemistry 48, 5518 (2009).13）B. G. Miller, M. J. Snider, S. A. Short and R. Wolfenden:Biochemistry 39, 8113 (2000).14）S. C. Kamerlin, Z. T. Chu and A. Warshel: J. Org. Chem. 75,6391 (2010).15）A. Warshel, M. Strajbl, J. Villa and J. Florian: Biochemistry 39,14728 (2000).16）M. Fujihashi, K. Mito, E. F. Pai and K. Miki: J. Biol. Chem.288, 9011 (2013).17）M. Fujihashi, T. Ishida, S. Kuroda, L. P. Kotra, E. F. Pai and K.Miki: J. Am. Chem. Soc. 135, 17432 (2013).18）B. M. Wood, T. L. Amyes, A. A. Fedorov, E. V. Fedorov, A.Shabila, S. C. Almo, J. P. Richard and J. A. Gerlt: Biochemistry49, 3514 (2010).19）K. Toth, T. L. Amyes, B. M. Wood, K. Chan, J. A. Gerlt and J.P. Richard: J. Am. Chem. Soc. 132, 7018 (2010).20）T. L. Amyes, B. M. Wood, K. Chan, J. A. Gerlt and J. P.Richard: J. Am. Chem. Soc. 130, 1574 (2008).21）K. Shostak and M. E. Jones: Biochemistry 31, 12155 (1992).22）V. Iiams, B. J. Desai, A. A. Fedorov, E. V. Fedorov, S. C.Almo and J. A. Gerlt: Biochemistry 50, 8497 (2011).23）H. Hu, A. Boone and W. Yang: J. Am. Chem. Soc. 130, 14493(2008).24）N. L. Eberhardt and H. C. Rilling: J. Biol. Chem. 250, 863(1975).25）A. C. O'Donoghue, T. L. Amyes and J. P. Richard: Biochemistry44, 2622 (2005).26）Y. Saito, H. Ashida, C. Kojima, H. Tamura, H. Matsumura, Y.Kai and A. Yokota: Biosci. Biotechnol. Biochem. 71, 2021 (2007).27）W. Lai, H. Chen, T. Matsui, K. Omori, M. Unno, M. Ikeda-Saito and S. Shaik: J. Am. Chem. Soc. 132, 12960 (2010).28）T. Nakamura, Y. Zhao, Y. Yamagata, Y. J. Hua and W. Yang:Nature 487, 196 (2012).29）T. C. Taylor and I. Andersson: J. Mol. Biol. 265, 432 (1997).プロフィール藤橋雅宏Masahiro FUJIHASHI京都大学大学院理学研究科化学専攻Department of Chemistry, Graduate School of Science,Kyoto University〒606-8502京都市左京区北白川追分町Sakyo-ku, Kyoto 606-8502, Japane-mail: mfuji@kuchem.kyoto-u.ac.jp最終学歴：京都大学大学院理学研究科博士後期課程修了,博士（理学）専門分野：構造生物学現在の研究テーマ：酵素反応機構の詳細な解析とその利用趣味：星空の観察,旅行240日本結晶学会誌第56巻第4号（2014）