トップページ » 研究室 » 坂本寛 研究室

坂本寛 研究室

坂本寛研究室ホームページ

はじめに

生物は化学物質の集合体であり、生命現象はそれら複雑な分子集合体が織りなす化学反応の集積とみることができます。当研究室では、生命をこのような化学の目で捉え、その担い手であるペプチド・蛋白質・酵素がいかに特異的な機能を発現するのかを分子レベルで解明し、その知見を分子設計などを通じて蛋白質工学に応用することを目指しています。酵素の触媒機構を明らかにするのはもちろん、酵素同士がどのようなやり取りをして、生命の土台となる代謝系という一つのシステムを作り上げているのかに興味をもっています。研究手法は生化学、有機合成化学、分子生物学、X線結晶構造解析をはじめとした各種分光学的解析などで、国内外の研究室と協力して研究を進めています。

研究内容

ヘモグロビンの分解などで生じる生体内でいらなくなったヘムは、ヘム代謝経路によって、ビリルビン、一酸化炭素(CO)、鉄に分解されます。この代謝系の主な役割は、長らく鉄の回収だけと考えられてきました。しかし、近年、ビリルビンが活性酸素を消去する高い能力をもつこと、また、COが一酸化窒素(NO)と似たガス状メディエーターとしてはたらくことが徐々に明らかになり、酸化ストレスへの生体防御機構や情報伝達システムにおけるヘム代謝の関与が注目されるようになってきました。

ヘムオキシゲナーゼ(HO)は、ヘム分解経路の鍵酵素ですが、基質として取り込んだヘムが補酵素として作用し、自己触媒的に分解するというユニークな反応機構のため、その作用機序には不明な点が多くありました。我々はこれまで、この酵素をメインターゲットとして、その立体構造を明らかにし、反応特異性や触媒機序、リガンド認識機構などについて研究してきました。また、嫌気条件下の実験よって、反応中間過程の詳細を追ってきました。さらに、HOとその電子供与体であるNADPH-シトクロムP450レダクターゼ(CPR)との相互作用に着目して研究を行い、両者がそれぞれの基質結合によって誘導される構造変化を互いに認識することによって会合し、電子の授受に与るという分子認識機構が存在することを見いだしました。この結果は、分子シミュレーションを使った予測ともよい一致を示しました。我々は、このヘム代謝系を、複数の酵素が秩序正しく会合・解離する蛋白質間相互作用ネットワークのモデルとして捉え、そのマシーナリーを解明することで、生命現象を司る複雑な代謝経路の理解と制御につなげたいと考えています。

この他にも、これまでの知見を基盤として、ペプチド合成技術を活用し、従来の遺伝子組み換え法では限界のあった新機能蛋白質の開発にも取り組んで行くつもりです。

ヘムオキシゲナーゼ-1(HO-1)とNADPH-シトクロムP450レダクターゼ(CPR)のドッキングモデル
図.ヘムオキシゲナーゼ-1(HO-1)と
NADPH-シトクロムP450レダクターゼ(CPR)のドッキングモデル

最近の主な論文等

  • H. Sakamoto, K. Takahashi, Y. Higashimoto, S. Harada, G. Palmer, and M. Noguchi: A kinetic study of the mechanism of conversion of -hydroxyheme to verdoheme while bound to heme oxygenase. Biochem. Biophys. Res. Commun. 338, 578-583 (2005)
  • 坂本 寛、杉島正一、東元祐一郎、福山恵一、野口正人:ヘムオキシゲナーゼの立体構造からみた反応機構.生化学 77 (7), 634-638 (2005)
  • Y. Higashimoto, H. Sakamoto, S. Hayashi, M. Sugishima, K. Fukuyama, G. Palmer, and M. Noguchi: Involvement of NADP(H) in the interaction between heme oxygenase-1 and cytochrome P450 reductase. J. Biol. Chem. 280, 729-737 (2005)

最近の著書・研究論文などはこちらのページをご覧ください。

»一覧に戻る

↑ページトップ