ミトコンドリアプロセシングペプチダーゼαサブユニットの機能と基質認識機構

线粒体加工肽酶α亚基的功能及底物识别机制

基本信息

批准号：
09780577
负责人：
北田栄
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyushu 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

项目摘要

ミトコンドリアプロセシングペプチダーゼ(MPP)のサブユニット機能と分子認識機構を解明するため研究を実施した結果、本年度以下に示すいくつかの新しい知見を得た。(1) サブユニット協調的な基質認識モデルの提唱MPPの基質認識メカニズムの解明に向けて基質に蛍光基(プローブ)を導入、酵素複合体で高い親和性(解離定数、約0.1μM)を示した。このことから二つのサブユニットが協調的に基質を認識しているものと考えられる。更に基質の2箇所の塩基性アミノ酸のうち切断点から離れた部分をαが、近い部位をβが認識しているマルチサイト認識モデルを提唱(研究発表;小嶋)。このモデルはMPPへの部位特異的アミノ酸変異の研究結果を支持している。(2) MPPの部位特異的酸性アミノ酸の変異による基質認識部位、触媒残基の同定と解析部位特異的アミノ酸変異から、基質の塩基性アミノ酸の認識に重要な酸性アミノ酸をαサブユニットで同定した(研究発表;下方)。更にβサブユニットで基質切断反応に必須な金属結合残基、触媒残基を確認(研究発表;北田)。主にαが基質認識をβが触媒機能を持つと考えたれる。ただし、β単独では全く不活性であるため、αがβの活性を制御している可能性がある。このことは研究結果(3)と関連する。(3) αサブユニットのグリシンリッチ領域のMPP触媒機能における重要性を証明MPPに対しランダム変異を導入、機能欠損体を検索する実験結果から、αサブユニットのグリシンに富む領域(グリシンリッチ領域)が重要な役割を持っていることが示唆された。そこで、本年度はこの領域に部位特異的なアミノ酸置換を導入した。結果、フェニルアラニン、リシンが基質認識と触媒に寄与していることが判った。グリシンリッチ領域の特定残基がMPPの活性制御に関与している可能性がある。今後、これら変異体の機能とMPPの構造解析(現在進行中)の結果を照らし合わせて基質認識と切断機構を更に詳しく解明していきたい。

通过研究阐明线粒体加工肽酶（MPP）的亚基功能和分子识别机制的研究结果，我们获得了今年下面显示的一些新发现。（1）将亚基合作底物识别模型的建议提示以阐明MPP的底物识别机制，将荧光基团（探针）引入底物，酶复合物显示高亲和力（离解常数，约为0.1μm）。这表明两个亚基协调识别底物。此外，我们提出了一个多站点识别模型，其中α识别远离裂解点的部分，β识别底物中两个基本氨基酸的最接近部分（研究表现； kojima）。该模型支持位点特异性氨基酸突变中MPP的发现。（2）在MPPS中鉴定了由于位点特异性酸性氨基酸突变引起的底物识别位点和催化残基，在α亚基中鉴定出对底物中碱性氨基酸识别重要的酸性氨基酸（研究表现；下部）。此外，确认了β亚基中底物裂解反应必不可少的金属结合和催化残基（研究表现； Kitada）。人们认为α主要是底物识别，β具有催化功能。但是，由于仅β完全不活跃，因此α可能调节β的活性。这与研究结果（3）有关。（3）证明α亚基在MPP的催化功能中的富含甘氨酸区域的重要性。将随机突变引入MPP并寻找功能性缺陷的实验结果表明，α亚基（富含甘氨酸的区域）的富含甘氨酸区域起重要作用。因此，今年将特异性氨基酸取代引入该区域。结果，发现苯丙氨酸和赖氨酸有助于底物识别和催化剂。富含甘氨酸的区域的特定残基可能参与控制MPP的活性。将来，我们希望通过将这些突变体的功能与MPP（持续）结构分析的结果进行比较，以进一步阐明底物识别和切割机制，以进一步阐明底物识别和裂解机制。