ピルビン酸キナーゼのアロステリック調節機構の解明とその生理的意義

丙酮酸激酶变构调节机制及其生理意义的阐明

• 批准号: 09780569
• 负责人: 鄭 文王
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Osaka University
• 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: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09780569/
• 关键词: ピルビン酸キナーゼ; アロステリック効果; アイソザイム; 解糖系

ピルビン酸キナーゼ(PK)は解糖系の調節酵素として重要な働きをしており、ホスホエノールピルビン酸からリン酸をADPに転移し、ATPを生成する反応を触媒するアロステリツク酵素である。噛乳類ではL,R,M1,M2の4つのアイソザイムが知られており、これらのうちM1アイソザイムだけは通常の条件では非アロステリツクであり、他のアイソザイムに見られるようなアロステリックな調節を受けない。非アロステリックなM1および典型的なアロステリック酵素であるM2は同一の遺伝子から転写され、転写産物の相互排他的な選択的スプライシングによって生合成される。このためこれら二つのアイソザイムでは選択的スプライシングをうける一つのエクソンによってコードされる約50アミノ酸残基の領域のみ(全体の10%にあたる)異なっており、これらのアイソザイムにおける酵素学的性質の違いはこの領域の構造の違いに起因すると考えられる。本研究ではこれら二つのアイソザイムの構造違いのうちどのアミノ酸残基が速度論的な性質を決定するのかを明らかにするとともに、PKがどのようにコンフォメーションを活性型/不活性型に相互転移させるのかを解析した。その結果、M1アイソザイムのサブユニット接触面に存在するAla-398がこのアイソザイムを活性型に留める要因の一つであることを明らかにした。さらに、このアイソザイムが、他のPKアイソザイムのアロステリックエフェクターであるフルクトースl,6二リン酸(FBP)に非感受性であることの構造的要因を突き止め、これを改変することにより、FBPよって活性化されるM1の変異酵素をタンパク質工学的に作製し、酵素学的な性質を明らかにした。また、M2アイソザイムの解析からは同様にサブユニット接触面にあるCys残基の解離状態に応じた疎水性度の変化により、活性型/不活性型コンフォメーションの平衡が制御されることを見い出した。

The enzyme that regulates the hydrolysis of carbohydrates is a catalyst for the production of ATP and ADP. The milk category is L,R,M1,M2 and 4 kinds of misinformation. The general conditions for misinformation. The general conditions for misinformation. M1 is a typical enzyme of the same gene, and M2 is a mutually exclusive enzyme of the same gene. A total of about 50 amino acid residues (10% of the total) were found in the domain of amino acid residues. The enzymatic properties of amino acid residues were investigated. In this study, the structure of the two kinds of active and inactive acid residues was analyzed, which determined the properties of the velocity theory. As a result, the presence of Ala-398 on the contact surface of M1 is the main cause of the active type of M1. In this paper, the main causes of the structure of M1, the modification of M1, the activation of FBP and the production of enzymes in quality engineering are discussed. The analysis of M2 and M3 residues in the contact surface of Cys was carried out in the equilibrium of active and inactive Cys residues.

项目成果

Ikeda,Y.and Noguchi,T.: "Allosteric regulation of pyruvate kinase M_2 isozyme involves a cysteine residue in the intersubunit contact." J.Biol.Chem.273. 12227-12233 (1998)

Ikeda,Y. 和 Noguchi,T.：“丙酮酸激酶 M_2 同工酶的变构调节涉及亚基间接触中的半胱氨酸残基。”

Ikeda,Y.et al.: "Conversion of non-allosteric pyruvate kinase isozyme into an allosteric enzyme by a single amino acid substitution." J.Biol.Chem.272. 20495-20501 (1997)

Ikeda,Y.et al.：“通过单个氨基酸取代将非变构丙酮酸激酶同工酶转化为变构酶。”

Y. Ikeda: "Allosteric regulation of pyruvate kinase M2 isozyme involves a cysteine residue in the intersubunit contact." J. Biol. Chem.(in press).

Y. Ikeda：“丙酮酸激酶 M2 同工酶的变构调节涉及亚基间接触中的半胱氨酸残基。”