「호흡 효소」는 동물이나 미생물의 세포에 존재하고, 음식의 영양분으로부터 생명 활동에 필요한 에너지를 추출하는 작용을 한다.호흡으로 도입한 산소에 의해 탄수화물이나 지질을 산화하여 에너지를 획득하고 있다.인간과 동물이 가지는 「헴 구리형」과 미생물에 특유한 「시토크롬 bd형」이 존재해, 헴 구리형의 연구는 옛부터 진행되고 있는 한편, bd형의 연구는 중도다.

　사카모토 교수 등은 이전에 호열균을 대상으로 한 연구로 세계 최초로 bd형 호흡효소의 정밀 입체구조를 해명했다.그리고 이번에, 대장균의 bd형 호흡 효소를 대상으로 한 연구를 실시해, 최근 진보가 현저한 저온 전자 현미경법(크라이오 전현)을 이용하여, 2번째의 정밀 입체 구조를 밝히는 데 성공했다.

　같은 bd형으로 분류되지만, 호열균의 호흡효소와 대장균의 호흡효소에서는, 사전의 예상을 훨씬 넘는 차이가 있었다.헴 b와 헴 d의 배치가 역전하고 있는, 효소 분자 내의 산소의 거리가 다른 장소에 있는 등의 구조의 차이에 더해, 호열균의 효소가 「산소 독성」의 해독을 주된 기능으로 한편, 대장균의 효소는 에너지 획득을 주로 수행하는 것으로, bd형 호흡효소의 다양성이 밝혀졌다.

　호열균은 "그람 양성균"으로, 대장균은 "그람 음성균"으로 분류된다.본 성과에 의해, 학술적으로 중요한 2대군의 미생물로 호흡효소의 입체구조가 나란히 되어, 다양성의 폭이 구체적으로 밝혀졌다고 말할 수 있다.

　bd형 호흡효소는 결핵균이나 디프테리아균과 같은 병원균을 포함한 많은 미생물의 생존과 증식에 관여하고 있다.본 연구에서 밝혀진 구조정보를 바탕으로 병원균의 bd형 호흡효소를 저해하지만 인간의 헴구리형 호흡효소를 저해하지 않는 약을 설계하면 새로운 항균제를 개발할 수 있을 것으로 기대된다 .

논문 정보:【Science】Active site rearrangement and structural divergence in prokaryotic respiratory oxidases