脂肪酸β酸化酵素における基質認識メカニズム

脂肪酸β-氧化酶的底物识别机制

• 批准号: 10780370
• 负责人: 玉置 春彦
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kumamoto 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: 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-10780370/
• 关键词: アシルCoAデヒドロゲナーゼ; アシルCoAオキシダーゼ; フラビン酵素; NMRスペクトル; 電荷移動相互作用; X線結晶構造解析; アシルCoAデヒロドロゲナーゼ; 共鳴ラマンスペクトル

本課題では、脂肪酸β酸化系酵素であるアシルCoAデヒドロゲナーゼ(ミトコンドリア)およびアシルCoAオキシダーゼ(ペルオキシソーム)における基質認識および活性化メカニズムの解明を目的としている。これまでに、筆者らは基質アナログとして3-ケトアシルCoAおよび3-チアアシルCoAを用いた分光学的研究に基づいて、反応活性の高い基質(基質アナログ)との結合においては、基質は触媒反応が進行する"活性型"として酵素に結合し、一方、反応活性の低い基質に対しては、"非活性型"として結合することを示した(Tamaoki et al.,1999)。すなわち、基質特異性の本質は、活性型複合体のポピュレーションであり、活性型複合体の減少が反応活性の低下をもたらすものとして理解された。本年度は、基質の酵素結合様式の鎖長依存的変化をX線結晶構造解析により検証するという観点から、アシル鎖長C4-C21をもつ基質アナログ3-チアアシルCoAと中鎖アシルCoAデヒドロゲナーゼ(アシル鎖C6-C10に高活性)との一連の複合体の結晶化と構造解析を押し進めた。これまでに、鎖長の異なる2種のアナログ(アシル鎖C6およびC8)との複合体の結晶化に成功し、それぞれ2.4、2.3Aの分解能での立体構造を決定した。いずれのアナログにおいても、3-チアアシル鎖はフラビンとの相互作用部位で同一の立体配置をとることが明らかとなった。この配置は、アニオン型リガンド(電荷供与体)と酸化型フラビン(電荷受容体)の間の電荷移動相互作用をそれぞれの分子軌道の適切な重なりとして理解させ、複合体形成による長波長吸収(810nm)の出現と13C-NMRスペクトルに観測されたフラビンC4aの高磁場シフトを見事に説明した。さらに、3-チアアシルCoAに基質の遷移状態アナログとしての意義を与えた。

This topic で は, fatty acid beta acidification enzyme で あ る ア シ ル CoA デ ヒ ド ロ ゲ ナ ー ゼ (ミ ト コ ン ド リ ア) お よ び ア シ ル CoA オ キ シ ダ ー ゼ (ペ ル オ キ シ ソ ー ム) に お け る matrix know お よ び activeness メ カ ニ ズ ム の interpret を purpose と し て い る. こ れ ま で に, the author ら は matrix ア ナ ロ グ と し て 3 - ケ ト ア シ ル CoA お よ び 3 - チ ア ア シ ル CoA を with い た spectroscopy studies に base づ い て, high anti 応 active の い matrix (matrix ア ナ ロ グ) と の combining に お い て は は catalyst, matrix inverse 応 が for す る "activity type" と し て enzyme に し, one party, the の 応 activity Low い matrix に し seaborne て は, type "inactive" と し て combining す る こ と を shown し た (Tamaoki et al., 1999). す な わ ち type, the essence of substrate specificity の は, active complex の ポ ピ ュ レ ー シ ョ ン で あ り, active type compound の reduce が reverse 応 の low を も た ら す も の と し て understand さ れ た. This year's は の enzyme, matrix combined with others in の long dependence of lock - を X-ray crystal structure analytical に よ り 検 card す る と い う 観 point か ら, ア シ ル lock C4 - C21 long を も つ matrix ア ナ ロ グ 3 - チ ア ア シ ル CoA と lock in ア シ ル CoA デ ヒ ド ロ ゲ ナ ー ゼ (ア シ ル lock C6 - C10 に highly active) と の の complex の crystallization in a row To construct and analyze と, press を into めた. こ れ ま で に, long locks の different な る two の ア ナ ロ グ (ア シ ル lock C6 お よ び C8) と の complex の crystallization に successful し, そ れ ぞ れ 2.4, 2.3, A の decomposition can で の three-dimensional structure を decided し た. い ず れ の ア ナ ロ グ に お い て も, 3 - チ ア ア シ ル lock は フ ラ ビ ン と の で same の stereo configuration interaction parts を と る こ と が Ming ら か と な っ た. こ の configuration は, ア ニ オ ン type リ ガ ン ド (charge) and supply type と acidification フ ラ ビ ン (charge by volume) の charge mobile interaction between の を そ れ ぞ れ の molecular orbital の appropriate な heavy な り と し て understand さ せ, complex formation に よ る suction 収 long wavelength (810 nm) の appear と 13 C - NMR ス ペ ク ト ル に 観 measuring さ れ た フ ラ ビ ン C 4a <s:1> high magnetic field シフトを see に explanation た た. Youdaoplaceholder0, 3-チアアシ を CoAに matrix <s:1> migration state アナログと を て <s:1> significance を and えた.

项目成果

H Tamaoki etal: "Folding motifs induced and stabiliged by distinct oystine framsworks." Protein Enginearing. 11(8). 649-659 (1998)

H Tamaoki 等人：“由独特的 oystine 框架诱导和稳定的折叠图案。”

H. Tamaoki et al.: "Interactions of Rat Acyl-CoA Oxidase with Substrate Analogs Vsde as Active-Site Probes."Flavins and Flavoproteins 1999. 511-514 (1999)

H. Tamaoki 等人：“作为活性位点探针的大鼠酰基辅酶 A 氧化酶与底物类似物 Vsde 的相互作用。”黄素和黄素蛋白 1999. 511-514 (1999)

H Tamaoki etal: "Mechanism for the recognition and activation of substrate in medium-chain a cyl-CoA dehydrogenase" Journal of Biocfemistry. 125(2). 285-296 (1999)

H Tamaoki 等人：“中链 a 环辅酶 A 脱氢酶中底物的识别和激活机制”《生物化学杂志》。