ブックタイトル日本結晶学会誌Vol62No2

概要

日本結晶学会誌Vol62No2

日本結晶学会誌62，91-98（2020）総合報告［NiFe］ヒドロゲナーゼ成熟化の構造生物学東北大学多元物質科学研究所渡部聡京都大学名誉教授三木邦夫Satoshi WATANABE and Kunio MIKI: Structural Biology of Maturation of［NiFe］HydrogenasesApproximately one-half of all proteins in cells require specific metal ions for proper function,which are delivered by specific auxiliary proteins called metallochaperones. Hydrogen producingenzymes,［NiFe］hydrogenases harbor a complex metal cofactor, NiFe（CN）2 CO, in their active sites.Assembly and incorporation of the NiFe（CN）2 CO center requires specific maturation machinery,in which six Hyp proteins（HypABCDEF）play key roles. Four Hyp proteins（HypC-HypF）areinvolved in the biosynthesis and incorporation of the Fe（CN）2 CO group. After Fe insertion, HypA andHypB insert the Ni ion into the hydrogenase large subunit. Here, we review recent structural studies ofHyp protein complexes for［NiFe］hydrogenase maturation.1．はじめに生体内のおよそ半数のタンパク質は，金属原子を取り込んで，さまざまな生体内反応の触媒として働くために利用している．生合成されたタンパク質に固有の機能を発揮させるために，より複雑な金属クラスターとして取り込む場合もある．特定の金属イオンや金属クラスターの取り込みは，自発的に起こるのではなく，特異的な補助タンパク質が働いていることが知られている．タンパク質の触媒機能発現に必要な金属（クラスター）を組み込み，タンパク質を活性化させる過程を「金属タンパク質の成熟化」，この過程にかかわる補助タンパク質は「成熟化因子」またはメタロシャペロンと呼ばれる．1）本稿では，筆者らがこの十数年取り組んできた［NiFe］ヒドロゲナーゼ成熟化因子群の構造解析を中心に，その結果明らかになった金属タンパク質成熟化の分子機構を解説する．2．Hypタンパク質による［NiFe］ヒドロゲナーゼ成熟化機構2.1［NiFe］ヒドロゲナーゼの成熟化多くの微生物は一定の培養条件下において水素を生産することが知られている．この現象はヒドロゲナーゼと呼ばれる酵素の働きによるものであり，本酵素は水素分子の可逆的な酸化還元（H 2?2H +＋2e－）を触媒する．ヒドロゲナーゼは，触媒部位の金属構成によって，1）NiFe型，2）FeFe型，3）Fe型に分類される．2,3）［NiFe］ヒドロゲナーゼは，主に大小2つのサブユニットで構成されており，小サブユットには1つ以上の鉄イオウクラスターが含まれている．大サブユニットにある活性中心では，Fe原子とNi原子とが4つのシステイン残基を介してタンパク質に結合しており，Fe原子にはさらに2つのシアノ（CN）基と1つの一酸化炭素（CO）が配位している4,5）（図1A）．図1［NiFe］ヒドロゲナーゼ成熟化機構．（［NiFe］hydrogenase maturation.）（A）［NiFe］ヒドロゲナーゼの活性中心構造，（B）Hypタンパク質群による成熟化機構の全体図．日本結晶学会誌第62巻第2号（2020）91