ブックタイトル日本結晶学会誌Vol59No4

概要

日本結晶学会誌Vol59No4

杉本宏図6ヘムトランスポーターの立体構造（Structuresofthehemetransporters.）（a）ペリプラズムヘム結合タンパク質（PBP）のヘム結合型の構造．（b）セノセパシア菌由来のヘムトランスポーターBhuUV-T（PBP：TMD：NBD複合体）．18）PBPのヘム結合ポケットとTMDのヘム輸送チャネルをサーフェス表示（青色）している．（c）BhuUV-Tの構造の分子表面の断面を示す．輸送チャネルが細胞質側に開いており，輸送が完了した状態を反映する．（d）ペスト菌由来のヘムトランスポーターHmuUV（TMD：NBD複合体）の構造．21）膜貫通領域で構成される輸送チャネルがペリプラズム側に開いている．BhuUVとHmuUVの間には50％のアミノ酸一致度がある．（e）内開きの構造では，Asp112が露出することで負電荷をもつことから，ヘムが反発することで速やかに細胞質側へ運ばれると考えられる．（e）外開きの構造では，保存されたAsp残基が分子内に埋もれているため，ヘム輸送チャネルの表面電荷がTMDのコンフォメーションの変化によって制御されていると推測される．編集部注：カラーの図は電子版を参照下さい．あるとは考えづらい．その代わりに興味深いのは，アスパラギン酸残基（Asp112）がヘム輸送チャネルで唯一の荷電性残基として保存されていることである．内開きと外開きの構造比較から，負電荷をもつこの残基の側鎖の露出度がヘムトランスポーター分子全体の構造変化によって制御されていると考えられる（図6eとf）．ヘムは負電荷と疎水的な部分をもつ両親媒性分子であるため，チャネルの内部に取り込まれたヘムは，チャネルの表面の負電荷と反発して速やかに出口から細胞質へ出ていくというメカニズムが考えられる．18）また，生化学的な実験から，ATPアナログの結合がヘムトランスポーターからPBPの解離を促していることから，ATPの結合はトランスポーターのコンフォメーションを初期状態にリセットする役割をもつことが示唆された．18）今後，ヘム結合型やヌクレオチド結合型の構造が解析されることでより詳細なメカニズムの解明が期待される．4．細胞内でのヘムの分解ヘムオキシゲナーゼ（HO）はヘムを分解して鉄イオンを取り出す酵素である（図7a）．細胞内に取り込まれたヘムを酸素添加反応によって段階的に分解して，Fe（II）・一酸化炭素（CO）・ビリベルジン（緑色の色素）となる．多くの動物もHOをもっており，古くなったヘムの分解や生体防御，COによるシグナル伝達などその機能は多岐にわたっている．ジフテリア菌由来のHOであるHmuOについては，その特異な反応メカニズムへの興味から，分光学的な手法と反応中間体の構造解析など，長年の精力的な研究によってその大部分が解明されてき170日本結晶学会誌第59巻第4号（2017）