精密X線結晶構造解析によるチトクロム酸化酵素の翻訳後修飾構造の決定

精密X射线晶体学测定细胞色素氧化酶翻译后修饰结构

基本信息

批准号：
10780411
负责人：
山下栄樹
金额：
$ 1.41万
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：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

チトクロム酸化酵素は、チトクロムcから電子を受け取って分子状酸素を水にまで還元すると共に、プロトン能動輸送を行い、ATP合成に必要なエネルギーを創り出している。2.8Å分解能での結晶構造から酸素結合部位のヘムa3とCuBの近傍でCuBに配位しているHis240とTyr244が、翻訳後修飾によって直接結合した構造が見つかった。この構造が活性中心と繋がっているため、翻訳後修飾の精密な構造を確定することは本酵素の反応機能を理解する上で極めて重要なことである。本研究では、高分解能でのX線結晶構造解析を行い、His240-Tyr244の精密な構造を決定する。高分解能(2.0Å分解能)の回折強度測定は、第3世代放射光SPring8に建設した蛋白研ビームラインBL44XUと共用ビームラインBL41XUを使用して行われた。収集した回折強度データは、2.0Å分解能での完全性が94.9%、重複数が4.1、R-mergeが7.5%の良質なデータであった。この回折強度データを基に、既に構造解析されたいる2.8Å分解能の結晶構造を使って分子置換を行い、2.0Å分解能で構造精密化を行った。精密化された構造の結合距離と結合角の偏差は、それぞれ、0.01Åと2.00°であった。構造の精度を示す結晶学的なR値とFreeRは、それぞれ、20.4%と24.2%であった。His240のイミダゾール基のN_<ε2>とTyr244のフェノール基のC_<ε2>とが1.3Åの距離にあり、共有結合している。この結合は、酸素を還元するための電子伝達経路になると考えられる。

细胞色素氧化酶从细胞色素c接收电子，并将分子氧降低到水中，并进行质子主动转运，从而创造了ATP合成所需的能量。从2.8Å分辨率的晶体结构（在氧结合位点附近与Cub坐在附近与Cub配合的HIS240和Tyr244）的结构直接由翻译后修饰结合。因为该结构连接到活动中心，所以确定翻译后修饰的精确结构在理解该酶的反应功能时非常重要。在这项研究中，进行高分辨率X射线晶体结构分析以确定HIS240-TYR244的精确结构。使用蛋白硫束线BL44XU和在第三代同步子梁光束线Spring8中构建的高分辨率（2.0Å分辨率）衍射强度测量值和共享梁线BL41XU进行。收集到的衍射强度数据是高质量数据，分辨率为94.9％，多重分辨率为4.1，R-Merge的衍射强度数据为4.1，为7.5％。基于此衍射强度数据，使用分辨率为2.8Å的晶体结构进行了分子替代，该结构已经在结构上进行了结构分析，并以2.0Å分辨率进行结构改进。精制结构的结合距离和结合角偏差分别为0.01Å和2.00°。表明结构准确性的晶体学R值和自由度分别为20.4％和24.2％。 HIS240的咪唑组的N_<ε2>和Tyr244苯酚基团的C_<ε2>在1.3Å的距离处共价键合。该键被认为是减少氧气的电子传输途径。