アミノ基転移酵素における基質認識機構の多様性と類似性

ヒスチジノールリン酸アミノ基転移酵素(HspAT)に関して、基質そのものであるヒスチジノールリン酸(Hsp)と共結晶化をおこなうことにより、補酵素であるピリドキサールリン酸(PLP)とHspがシッフ塩基を形成しケチミンの状態の構造解析を行うことができた。これはHspの基質認識機構のみならず、アミノ基転移反応の中間状態をまさに捕らえたこととなり、酵素の反応機構を立体的に考える上で非常によいモデルとなりうる。また、このHspATはHspとは全く形も性質もことなるアミノ酸であるグルタミン酸も基質としHspと同様なアミノ基転移反応を触媒する。このグルタミン酸は、Km値が他のアミノ基転移酵素同様低いためHspと同じように解析を試みたがケチミン構造を得ることはできず、活性部位には何も存在しない構造しか得られなかった。そこで補酵素であるピリドキサールリン酸(PLP)とグルタミン酸を反応させ、NaBHでシッフ塩基を還元したピリドキシル-グルタミン酸をアポ酵素に再構成させ、この構造解析を行った。これら2つの構造解析により、Hspの2つの異なる基質の認識機構を明らかにすることができた。また、高度好熱菌由来分岐鎖アミノ酸アミノ基転移酵素(BCAT)に関しても構造決定を行った。構造解析は大腸菌由来BCATをモデルとし分子置換により行ない、さらに基質類似物に関する構造決定も試み、分岐鎖アミノ酸に関する基質認識機構を明らかにすることができた。しかしながら、BCATもグルタミン酸に関するKm値が非常に大きく、複合体を形成させて結晶化することは困難であった。

ヒスチジノールリン酸アミノ基転移酵素(HspAT)に関して、基質そのものであるヒスチジノールリン酸(Hsp)と共結晶化をおこなうことにより、補酵素であるピリドキサールリン酸(PLP)とHspがシッフ塩基を形成しケチミンの状態の構造解析を行うことができた。これはHspの基質認識機構のみならず、アミノ基転移反応の中間状態をまさに捕らえたこととなり、酵素の反応機構を立体的に考える上で非常によいモデルとなりうる。また、このHspATはHspとは全く形も性質もことなるアミノ酸であるグルタミン酸も基質としHspと同様なアミノ基転移反応を触媒する。このグルタミン酸は、Km値が他のアミノ基転移酵素同様低いためHspと同じように解析を試みたがケチミン構造を得ることはできず、活性部位には何も存在しない構造しか得られなかった。そこで補酵素であるピリドキサールリン酸(PLP)とグルタミン酸を反応させ、NaBHでシッフ塩基を還元したピリドキシル-グルタミン酸をアポ酵素に再構成させ、この構造解析を行った。これら2つの構造解析により、Hspの2つの異なる基質の認識機構を明らかにすることができた。また、高度好熱菌由来分岐鎖アミノ酸アミノ基転移酵素(BCAT)に関しても構造決定を行った。構造解析は大腸菌由来BCATをモデルとし分子置換により行ない、さらに基質類似物に関する構造決定も試み、分岐鎖アミノ酸に関する基質認識機構を明らかにすることができた。しかしながら、BCATもグルタミン酸に関するKm値が非常に大きく、複合体を形成させて結晶化することは困難であった。