Structure of Chiral Phase Transitions at Finite Temperature in Abelian Gauge Theories

The mechanism of the chiral symmetry breaking is investigated in the strong-coupling Abelian gauge theories at finite temperature. The Schwinger-Dyson equation in Landau gauge is employed in the real time formalism and is solved numerically within the framework of the instantaneous exchange approximation including the effect of the hard thermal loop for the photon propagator. It is found that the chiral symmetry is broken below the critical temperature T for sufficiently large coupling. The chiral phase transition is found to be of the 2nd order and the phase diagram on the $T-\alpha$ plane is obtained. It is investigated how the structure of the chiral phase transition is affected by the hard thermal loops in the photon propagator.Comment: 15pages, uses epic.sty and eepic.st

キイロショウジョウバエ由来のチオレドキシン還元酵素のC未端テトラペプチド配列は、ヒト肺由来のチオレドキシン還元酵素では酸化還元活性を示さない

The isozymes of mammalian thioredoxin reductase (TrxR) contain the penultimate selenocysteineresidue (SeCys) in the redox-active C-terminal tetrapeptide, -Gly-Cys-SeCys-Gly (end). Amutant form of the mammalian enzyme TrxR-X498C in which SeCys is replaced with Cys showsa dramatically decreased catalytic activity, suggesting that SeCys residue plays an integral role inthe catalysis. In contrast, TrxR of the fruit fly, Drosophila melanogaster, has no selenium in the corresponding C-terminal redox sequence, which instead of SeCys has flanking serine residues in the terminal sequence, -Ser-Cys-Cys-Ser (end). Because the catalytic activity of Dm-TrxR is comparable to that of the mammalian selenoenzyme, we introduced the serine residues at the corresponding positions of the recombinant TrxR-X498C and mimicked the redox center of the fruit fly TrxR. However, the catalysis remained as low as the Cys mutant of the selenoenzyme, suggesting that the additional structural features are still required for the tetrapeptide to function as a redox center. MOPAC calculation suggested that the complete motif might involve the hexapeptide sequence, which includes a proline residue, -Pro-X-Ser-Cys-Cys-Ser (end). The proline-containing motif is conserved among other insect TrxRs such as those of honeybee and fruit fly.ほ乳類チオレドキシン還元酵素はＣ末端配列-Gly-Cys-SeCys-Gly（end）の後ろから２番目にセレノシステイン（SeCys）残基を持つ．SeCys をシステインに変換すると酵素の活性は大きく低下するので，SeCys 残基が触媒活性に必須であることが分かる．これに対してキイロショウジョウバエのチオレドキシン還元酵素（Dm-TrxR）のＣ末端配列にはセレンが含まれず，システイン残基の対が２つのセリンに挟まれた配列-Ser-Cys-Cys-Ser (end）を持つ．それでも Dm-TrxR はほ乳類のセレン含有酵素と同程度の触媒能を示す．われわれはヒト肺チオレドキシン還元酵素に Dm-TrxR のＣ末端テトラペプチド配列を導入してその効果を調べた．しかし，酵素活性はまったく上昇せず，Dm-TrxR のＣ末端のテトラペプチド配列-Ser-Cys-Cys-Ser だけでは Cys 残基のチオール基を活性化する効果はなかった．そこで，分子軌道計算 MOPAC を用いて酸化還元機能を担うためのＣ末端配列モチーフを探索した．その結果，テトラペプチドにさらに２つ先のプロリンまでを含めた Pro-X-Ser-Cys-Cys-Ser（end）により初めて酸化還元モチーフとして機能する可能性が示唆された．Pro を含むこの配列モチーフはミツバチや蚊などほかの昆虫の TrxR でも保存されてい

Purification and Characterization of l-Methionine Decarboxylase from Streptomyces sp. 590

L-Methionine decarboxylase [EC 4.1.1.57] catalyzes the decarboxylation of L-methionine and is a pyridoxal 5’-phosohate(PLP)-dependent enzyme. L-Methionine decarboxylase has been purified 630-fold by DEAE-Toyopearl 650M, Phenyl-Toyopearl 650M and Sephacryl S-300 column chromatographies from Streptomyces sp.590. The enzyme has a dimeric structure with identical subunits of Mr 60,000. This enzyme shows optimum activity at pH7.0 and 45°C, and is stable between pH5.7 and pH9.0. L-Methionine decarboxylase has antitumor activity against RERF-LC-AI and HeLa cells. Ten N-terminal amino acid sequence of L-methionine decarboxylase was determined, and the sequence showed no homology with other reported proteins

Identification of Ornithine-lactam Converted from Arginine in Streptomyces incarnatus NRRL8089

Sinefungin is a nucleoside antibiotic, in which a molecule of L-ornithine is linked to the 5' end of adenosine through a C-C bond. The antibiotic was isolated from the culture broth of Streptomyces incarnatus. For the purpose of detecting intermediate of sinefungin biosynthesis, resting cell suspensions were incubated with supplemental L-arginine, and L-ornithine. 50mM Arginine was converted to a compound X that has low polarity. 50mM ornithine was not converted and remained in reaction solution. Compound X was purified using HPLC, and analyzed using (1)H-NMR and FAB-MS. These analyses showed that a compound X is "ornithine-lactam" (Mw＝114), which has a structure of circularized ornithine. These results indicated that S. incarnatus has an enzyme that converts arginine to ornithine-lactam. Such an enzyme has never been reported, and suggested that it may be relevant to sinefungin biosynthesis.シネフンギンは抗真菌，抗マラリア活性を有する核酸系抗生物質であり，放線菌 S. incarnatus により生合成される．シネフンギンはアデノシンとオルニチンがＣﾝＣ結合した構造であり，無細胞抽出液での取り込み実験からＬﾝアルギニンと ATP から生合成されると推測される．Ｌﾝアルギニン，Ｌﾝオルニチンを S. incarnatus の休止菌体反応系への投与を行いシネフンギン中間体の探索を行った．その結果50ﾋアルギニンは24時間以内に低極性化合物へと変換された．一方50ﾋオルニチンは変換されず反応液中に残存した．HPLC で化合物を精製し，1HﾝNMR，FABﾝMS での分析の結果オルニチン環状モノペプチド，「オルニチンラクタム」（分子量114）であることを明らかにした．この結果は S. incarnatus がアルギニンからオルニチンラクタムへの変換酵素を有する事を示唆する．このような酵素の報告例はこれまでになく，ニ次代謝酵素であることが示唆され，シネフンギン生合成との関連性に興味が持たれる

ヒト由来チオキドキシン還元酵素のカルボキシル末端配列の酸化還元状態の半経験的分子軌道計算

Semiempirical molecular orbital calculation (MOPAC) was used to estimate the enthalpy difference (ΔH) between the reduce and oxidized states of the C-terminal rebox center of human thioredoxin reductase. Heat of formation was computed by WinMOPAC 3.5Pro for the model peptides, N-Acetyl-Ser-Ile-Leu-Gly-X1-X2-Gly, whose-X1-X2-sequence was-Cys SeCys-(natural sequence), -SeCys-Cys-(reverse sequence), -Cys-Cys, and-SeCys-SeCys-. Calculation by Hamiltonian AM1 and PM3 agreed that the oxidized state with selenosulfide bonds and a diselenide bond were more favoralbe than their reduced states. Only the peptide that contained-Cys-Cys-sequence was shown to have lower enthalpy when the two Cys were in the reduced form. It has been reported that substitution of SeCys498 to Cys results in the mujtant TrxRs retaining only about 1% of the enzyme activity. The results of computational estimation supported the experimental hypothesis that the inactivation by SeCys498Cys mutation was due to the unfavorable formation of disulfide bond between Cys497-Cys498.ヒトのチオレドキシン還元酵素（TrxR）のカルボキシル末端配列の酸化還元に伴うエンタルピー変化を計算した。半経験的分子軌道計算 WinMOPAC 3.5Pro を用いてモデルペプチド、N-Ac-Ser-Ile-Leu-Gln-Ala-Gly-X1-X2-Gly の生成熱を算出した。X1,X2のアミノ酸配列は-SeCys-Cys、 -Cys-SeCys-、 -SeCys-SeCys-、 -Cys-Cys- のいずれかで、それぞれ酸化状態と還元状態を計算し、そのエンタルピー差を求めた。ハミルトニアン AM1 と PM3は同じ傾向の計算結果を示し、セレノスルフィドまたはジセレニドを形成するペプチドは酸化状態でより安定化するのに対して-Cys-Cys-の配列を持つペプチドは還元型の方が安定的であることを示した。ほ乳類の TrxR の SeCys498 を Cys に置換すると酵素活性が1%程度にまで低下することが報告されている。これは、変異酵素が -Cys497-Cys498- 間で酸化的架橋を形成しにくいからと考察されていたが、今回の分子軌道計算の結果は、この仮説を支持している

Screening Isolation and Characterization of Thermophilic and Acidophilic Bacteria

We have isolated 53 thermophilic and acidophilic bacteria from about 150 samples from acidic hot springs. All the strains isolated exhibited growth only at high temperatures and low pH ranges. We extensively characterized the strain UZ-1 which was isolated from Unzen spa. This strain was found to be a gram-negative, aerobic and heterotrophic bacterium. The DNA base composition was 63 mol% GC. Growth occurs over a range of 37℃ to 65℃ with an optimum temperature of 60℃, and between pH 2.0 and pH 6.0 with an optimum pH of 3.0. On the other hand, the optimum temperature of the other 6 isolated strains was 70℃. We report, in this paper, the characteristics of the isolated strains.我々、人間を含め生物が最も広く、かつ最も多く分布している所は、中性付近のpH,20℃~37℃の温度、1気圧、そして適当な栄養素と塩分を含んでいる場所である。その一方、地球上には我々の目から見て生命の存在が許されないような環境、すなわち極限(特殊)環境が多数ある。高温地帯、高塩濃度の塩湖、強酸あるいは強アルカリ性の場所、そして光も届かない海底等がそれに該当する。近年では、生物によって非常に過酷と思われる極限環境に好んで棲息する微生物が数多く単離されている。これらの微生物群は極限環境微生物と総称されている。極限環境微生物は、自分のおかれた環境に適応するために種々の特殊な能力を獲得してきた。特殊な能力ゆえに、最近では利用の幅も広がってきている。1970年代以降、好アルカリ性細菌由来のプロテアーゼ及びセルラーゼが衣料用洗剤に配合されるようになった。海底から石油分解細菌が単離されており、応用研究に期待がもたれている。人間が発見してきた極限環境微生物はほんの氷山の一角にしか過ぎず、今後、人類にとってさらに有益な微生物が単離されるかもしれない。以上のようなことから、この分野の研究は大きな可能性を秘めたものであると思われる。我々の研究室では、極限環境微生物の中でも特に好酸性細菌に焦点を当てて研究を行ってきた。Acidiphilium属細菌は、1981年にアメリカのハリソンにより初めて単離された一群の好酸性従属栄養細菌(1属6種)である1)。我々は、これまでにAcidiphilium属細菌より、各種制限酵素2)~7)、グリセロール3-リン酸デヒドゲナーゼ8)などの有用酵素の検索、単離、精製を行ってきた。また、同じく好酸性の従属栄養細菌である。Acidobacterium属細菌より、β-グルコシダーゼなどの糖質関連酵素の精製も行ってきた9)。それらと並行してAcidiphilium属細菌の分子育種の系の確立を目指して、宿主ベクター系の開発も進めてきた10),11)。一方、高温環境の好んで棲息する好熱性細菌はタンパク質の大部分が変性する60℃以上の世界でも生育できることから、産生する酵素の耐熱性について詳細に研究されてきた。その結果、高熱性細菌の酵素より得られた知見を基に、部位特異的変異の手法を用いて常温菌の酵素の熱安定性を人為的に向上できるまでに至った。その他にも、好熱性細菌の研究は遺伝子工学や進化生物の発展上、大きな役割を担ってきた。高度好熱性細菌Thermusaquaticus由来のDNAポリメラーゼが12)、PCR技術の発達に寄与し、分子生物学分野のみならず犯罪捜査の際のDNA鑑定等に応用されているのは、その代表例の一例である。これらのことから好熱性と好酸性の両方性質を併せ持つ好熱性好酸性細菌に注目し検索、単離及び諸性質の検討を試みた。全国各地の泉質が酸性である温泉でサンプルを採取して、それから53株の好熱性好酸性細菌を単離することがでた。以下に単離菌株の諸性質に関する研究を報告する

Isolation,Identification and Characterization of the Aminoacylase Inhibitors from Actinomycetes

アミノアシラーゼは固定化酵素として工業的に利用された最初の酵素であり,その応用面において精力的な研究がなされてきた.しかし,その生理学的及び酵素学的な面での研究はほとんど進展していない.本酵素の基礎面を研究する一つのアプローチとして,本酵素の阻害物質を放線菌を用いて検索し,2種の異なる阻害物質(Ⅰ,II)を見いだした.各種クロマトグラフィーにより阻害物質Ⅰを単一に精製し,機器分析にかけた結果,本物質はDL-乳酸であり,その阻害活性はL体にのみ認められた.各種α-ヒドロキシカルボン酸についてその阻害活性を検索したところ,DL-α-ヒドロキシ-n-酪酸,DL-α-ヒドロキシ-n-吉草酸,DL-α-ヒドロキシ-n-カプロン酸,L-β-フェニル乳酸が乳酸を上回る阻害活性を示した.最も強い阻害活性を示したDL-α-ヒドロキシ-n-カプロン酸のKiは約15μMでL-乳酸の0.9mMと比較すると,かなり低濃度で阻害を示すことが認められた.いずれの物質の阻害形式も基質に対して非拮抗的であった