Structural analysis of polyketide synthase using cross-linking reaction

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モジュラー型ポリケタイド合成酵素 (PKS) はポリケタイド化合物の基本骨格構築を担う酵素である。その反応においては、アシル基を結合したキャリアータンパク質 (CP) がモジュール内に存在する各触媒ドメインに順番に運ばれ、一連の反応を受ける。各触媒ドメインはCPを認識して結合していると考えられ、その相互作用の詳細に興味が持たれる。本年度は、昨年度に引き続き、抗生物質FD-891の生合成に関わるPKS GfsAのローディングモジュールの構造機能解析を検討した。GfsAのローディングモジュールは、KS様脱炭酸酵素 (KSQ) ドメインとアシル基転移酵素 (AT) ドメインとCPドメインの3つのドメインから構成される。KSQドメインにCPドメインが結合したGfsA CP=KSQ-ATクロスリンク複合体の結晶構造解析を進めた。その結果、分解能3.4 Åでの構造を決定することに成功し、KSQとCPの間の相互作用様式を明らかにすることができた。決定した構造は、脱炭酸過程におけるPKSローディングモジュール全体構造に相当することから、意義深い結果であるといえる。より高分解能の構造を決定すべく、GfsA CP=KSQ-ATクロスリンク複合体の結晶構造解析を継続して進めている。クライオ電子顕微鏡データも収集しており、現在、解析を行っている。また、今年度は、クレミマイシン生合成に関わるPKSに含まれる脱水酵素 (DH) ドメインとCPのクロスリンク反応を新たに検討した。パンテテインアミドプローブを用いてCPドメインを修飾したのちにDHドメインを混合したところ、これらのクロスリンク複合体が特異的に得られることがわかった。現在、得られた複合体を精製し、結晶化の検討を行っている。