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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

阐明模块化聚酮合酶的整体结构和域间相互作用

基本信息

批准号：
20J13080
负责人：
千菅太一
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

The purpose of this study is to elucidate the molecular structure of modular PKS and the interaction between ACP and other enzymes. This year, we started to analyze the functional structure of the loading module, including the synthesis enzyme and decarboxylase (KSQ). KSQ-AT-ACP is a catalyst for decarbonization reaction. For example, the functional structure of PKS GfsA loading module (KSQ -AT-ACP) is analyzed for Streptomyces graminofaciens A-8890, which is related to the production of FD-891. The functional analysis of GfSQ and its putative matrix-GfSQ and its enzymatic reaction Next, the mechanism of decarburization of KSQ and KSQ-AT was studied. The X-ray crystal structure analysis of GfSQ and KSQ-AT was also studied. The results of the KSQ matrix analysis were as follows: The structural information of this paper is based on the site-specific variant analysis of GfSQ and its putative reaction mechanism (ACS Chem. Biol., 2022, 17, 198-206.)。In addition, the structure of the whole loading module is analyzed and the modulation of the GfsA ACP=KSQ-AT complex is tried. As a result of the investigation, the crystallization of the complex was successfully carried out. In the future, X-ray crystal structure analysis will be tried and the whole structure of loading module will be explained.