高度好熱菌アミノアシルtRNA合成酵素およびtRNAとの複合体のX線結晶構造解析

超高温氨酰-tRNA合成酶及其与tRNA复合物的X射线晶体结构分析

• 批准号: 09780597
• 负责人: 濡木 理
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09780597/
• 关键词: トランスファーRNA; アミノアシルtRNA合成酵素; 蛋白質合成; 校正反応; X線結晶構造解析

イソロイシルtRNA合成酵素とアミノ酸との復合体のX線結晶構造解析析 イソロイシルtRNA合成酵素(IleRS)は、基質であるL-イソロイシンと良く似たL-バリンを誤って認識しVal-AMP、Val-tRNAIleを合成してしまうが、一方でtRNAIleの結合に依存して、これらの誤産物を加水分解することにより、アミノアシル化反応の誤りを校正する。我々は、高度好熱菌IleRSとL-イソロイシンおよびL-バリンの複合体の結晶構造を2.5A分解能で解明し、IleRSはRossmann foldからなる触媒ドメイン上の第1の活性部位でイソロイシンおよびバリンを同様に活性化した後、この触媒ドメインに挿入された校正ドメイン(βバレル構造)上の第2の活性部位でバリン産物を加水分解することにより、イソロイシンとバリンを識別していることが明らかになった。さらに、IleRSの変異体解析の結果は、上記のメカニズムを強く支持した。アルギニルtRNA合成酵素のX線結晶構造解析 高度好熱菌由来アルギニルtRNA合成酵素(ArgRS)の高分解能結晶を得て、播磨SPring8のシンクロトロン放射光を用い、1.8Å分解能のデータ収集に成功した。さらに、重原子同型置換法により位相決定を行い、解釈可能な電子密度図の導出し、ArgRSの結晶構造を1.8Å分解能で決定することに成功した(R因子は23%)。その結果、.ArgRSの構造は、サブクラスIaのアミノアシルtRNA合成酵素の構造1を骨格にして、これに特異的なtRNAの認識に必要な、特徴的なドメインが付加されたものであることが明らかになった。バリルtRNA合成酵素とtRNA、バリルAMPアナログとの3重複合体のX線結晶構造解析高度好熱菌由来バリルtRNA合成酵素(ValRS)とtRNA、バリルAMPアナログとの3重複合体に関して、播磨SPring8のシンクロトロン放射光を用いて、2.8Å分解能のデータ収集に成功した。さらに、重原子同型置換法により位相を決定し、解釈可能な電子密度図の導出に成功した。ValRSにもIleRSと良く似た校正機構があり、そのメカニズムに関して興味深い知見が示唆されており、現在モデルの構築を急いでいる。

Analysis of the X-ray crystal structure of the <s:1> ソロ シ シ <s:1> tRNA synthetic enzyme とア ノ acid と <s:1> complex <e:1> イ ソ ロ イ シ ル tRNA synthetase (IleRS) は, matrix で あ る L - イ ソ ロ イ シ ン と good く like た L - バ リ ン を mistakenly っ て know し Val - AMP, the Val - tRNAIle を synthetic し て し ま う が, one party で tRNAIle の combining に dependent し て, こ れ ら の mistakenly product を hydrolytic decomposition す る こ と に よ り Youdaoplaceholder0, ア, ノアシ, ノアシ, reverse 応, ア, を, correct する. I 々 は, highly hot bacteria IleRS と L - イ ソ ロ イ シ ン お よ び L - バ リ ン の complex の crystal structure を 2.5 A decomposition can で interpret し, IleRS は Rossmann A fold か ら な る catalyst ド メ イ ン の の 1 on the active site で イ ソ ロ イ シ ン お よ び バ リ ン を with others に activeness し た, こ の catalyst ド メ イ ン に scions into さ れ た correction ド メ イ ン (beta バ レ ル structure) on の の 2 active site で バ リ ン product を hydrolytic decomposition す る こ と に よ り, イ ソ ロ イ シ ン と バ リ ン を recognition し て い る Youdaoplaceholder2 とが Ming ら になった. Youdaoplaceholder0, the analysis results of IleRS <s:1> variants く, and the superscript メカニズムを strongly support く た. ア ル ギ ニ ル tRNA synthetic enzyme の X-ray crystal structure highly hot bacteria origin ア ル ギ ニ ル tRNA synthetase (ArgRS) の high decomposition can crystallization を て, sowing grinding SPring8 の シ ン ク ロ ト ロ ン radiation light を using い, 1.8 A decomposition can の デ ー タ 収 set に successful し た. さ ら に type, heavy atoms with displacement method に よ り phase decision 釈 を い, solution may な electron density 図 の export し, ArgRS の crystal structure を 1.8 A decomposition will で す る こ と に successful し た (R factor は 23%). そ の results,. ArgRS の tectonic は, サ ブ ク ラ ス Ia の ア ミ ノ ア シ ル tRNA の of a synthetic enzyme 1 を bone に し て, こ れ に specific な tRNA の know に な necessary, special 徴 な ド メ イ ン が plus さ れ た も の で あ る こ と が Ming ら か に な っ た. バ リ ル tRNA synthetic enzyme と tRNA, バ リ ル AMP ア ナ ロ グ と の 3 repeat fit の X-ray crystal structure highly hot bacteria origin バ リ ル tRNA synthetase (ValRS) と tRNA, バ リ ル AMP ア ナ ロ グ と の 3 repeat fit に masato し て, sowing grinding SPring8 の シ ン ク ロ ト ロ ン radiation light を using い て 2.8A decomposition can デ デ タ タ set に successful た た. Youdaoplaceholder0, the homomorphic displacement method of heavy atoms によ, the phase を determines さらに, the possible な electron density graph is な derived, に is successful, た た. ValRS に も IleRS と good く like た correction institutions が あ り, そ の メ カ ニ ズ ム に masato し て tumblers deep い knowledge が in stopping さ れ て お り, now モ デ ル の build を urgent い で い る.

项目成果

O.Nureki: "Enzyme structure with two catalytic sites for double-sieve selection of substrates" Science. (revised).

O.Nureki：“具有两个催化位点的酶结构，用于底物的双筛选择”《科学》。

O.Nureki et al.: "Enzyme structure with two catalytic sites for double-sieve selection of substrates" Science. 280. 578-582 (1998)

O.Nureki 等人：“具有两个催化位点的酶结构，用于底物的双筛选择”《科学》。

濡木理: "「立体構造から見たグルタミルtRNA合成酵素の進化」" 生物物理. 37. 321-325 (1997)

Osamu Nureki：“从三维结构的角度看谷氨酰tRNA合成酶的进化”生物物理学37. 321-325（1997）。