広報活動

Print

2010年11月26日

独立行政法人 理化学研究所
独立行政法人 科学技術振興機構
国立大学法人 京都大学
国立大学法人 金沢大学

温室効果ガス「亜酸化窒素」を発生させる酵素の立体構造を世界で初めて解明

-嫌気呼吸から酸素呼吸へと呼吸酵素が進化した手がかりを得る-

NOR (A)とCOX (B)の触媒活性中心の構造

温室効果ガスとして二酸化炭素(CO2)が注目されていますが、その300倍もの温室効果のある強力な原因物質が亜酸化窒素ガス(N2O)です。この温室効果の高い亜酸化窒素の多くは、土壌や海水中で活動している微生物の呼吸が生みだしています。近年、窒素系肥料の活用など、人類の産業活動により排出量が増大し、21世紀の地球環境問題の課題として懸念されてきています。

このため、脱窒と呼ばれる呼吸をしている、N2Oを生産する微生物の呼吸酵素(NOR)の反応機構や働きを解くことが温暖化現象の解消につながると期待されていました。

放射光科学総合研究センターの城生体金属化学研究室は、京都大学、金沢大学らと協力して、この酵素の立体構造を世界で初めて明らかにし、2つの鉄原子から構成されているこの酵素の活性中心がN2Oを生成する反応機構を突き止めました。NORは、酸素呼吸の重要な酵素であるチトクロム酸化酵素(COX)と共通の祖先を持っているとされています。地球上に酸素が出現し、微生物が嫌気呼吸から酸素呼吸に進化していく過程でその触媒機能をNO還元からO2還元へと変化させ、COXに進化したと考えられています。

構造解析の結果、NORは、COXの主要サブユニットと非常に良く似た13本の膜貫通へリックスと親水性ドメインを持つこと、反応活性中心が両酵素で異なっていることなどが分かり、タンパク質全体の構造はそのままに、酵素反応に重要な部位だけを変化させることで触媒反応を変換していったことを明らかにすることができました。未来の地球の環境を変える手掛かりを新たに得ることができたと注目されます。

理化学研究所
放射光科学総合研究センター 城生体金属科学研究室
主任研究員 城 宜嗣(しろ よしつぐ)
Tel: 0791-58-2817 / Fax: 0791-58-2818

播磨研究所 研究推進部 企画課
Tel: 0791-58-0900 / Fax: 0791-58-0800

(JSTの事業に関すること)
独立行政法人 科学技術振興機構
イノベーション推進本部 研究プロジェクト推進部
小林 正(こばやし ただし)
Tel: 03-3512-3528 / Fax: 03-3222-2068