モジュール型ポリケチド合成酵素の全体構造とドメイン間相互作用の解明

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本研究はmodular型ポリケチド合成酵素 (PKS) のmodule全体構造の解明とその触媒ドメイン-アシルキャリアータンパク質 (ACP) ドメイン間の相互作用の解明を目的とする。本年度では”module全体構造の解明”を目指し、ケト合成酵素様脱炭酸酵素 (KSQ) ドメインを含むloading moduleの機能構造解析に着手した。KSQドメインはマロニル-ACPの脱炭酸反応を触媒することが予想されるがその機能解析例はなかったため、Streptomyces graminofaciens A-8890が生産する抗生物質FD-891の生合成に関わるPKS GfsAのloading module (KSQ -AT-ACP) を機能構造解析を行った。GfsA KSQドメインの機能解析に向け、その推定基質マロニル-GfsA ACPとの酵素反応を試みたところ脱炭酸活性を検出することができた。次にKSQドメインの脱炭酸反応の機構解明を目指し、GfsA KSQ-ATの2つのドメインからなるタンパク質のX線結晶構造解析を試みた。その結果、KSQドメインに基質を模したニトロアセチルパンテテインアミドが結合した複合体構造を決定することに成功した。この構造情報をもとにGfsA KSQドメインに対する部位特異的変異体解析を行い、その推定反応機構を提唱することができた (ACS Chem. Biol., 2022, 17, 198-206.)。続いて、loading module全体構造の解明に向けGfsA ACP=KSQ-AT複合体 (=; クロスリンクによる共有結合を介した複合体を意味する) の調製を試みた。検討の結果、パンテテインアミド型プローブを用いることでクロスリンク複合体を調製でき、その結晶化に成功した。今後X線結晶構造解析を試み、loading module全体構造の解明を目指す。