X線結晶構造解析による多糖リアーゼの構造・機能相関と構造的一般則

基于X射线晶体结构分析的多糖裂解酶的构效关系及一般结构规则

• 批准号: 11760062
• 负责人: 橋本 渉
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyoto 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: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11760062/
• 关键词: 多糖リアーゼ; X線結晶構造解析; 構造・機能相関; アルギン酸; ゲラン; キサンタン; エンド型; エキソ型

多糖リアーゼは、多糖分子中のウロン酸を認識し、β脱離反応を触媒する。本研究は、多糖(アルギン酸,ゲラン,キサンタン)に異なる様式で作用するリアーゼの構造を解明し、多糖リアーゼ反応における構造的一般則を確立することを目的とする。各リアーゼについて以下の知見を得た。【アルギン酸リアーゼ】スフィンゴモナス属細菌は、エンド型アルギン酸リアーゼ(3種類:A1-I,A1-II,A1-III)とエキソ型オリゴアルギン酸リアーゼ(OAL)を持つ。αバレル構造を基本骨格に持つA1-IIIについて、部位特異的変異及び酵素-アルギン酸3糖の複合体のX線結晶構造解析を行い、その反応機構を解析した。A1-IIIのチロシン-246とヒスチジン-192がリアーゼ反応に必須であり、チロシン-246がアルギン酸のC5位のプロトンの引抜きと切断部位へのプロトンの供与を担っていることを明らかにした。硫安とポリエチレングリコールで調製したA1-IとA1-IIの結晶は、各々単斜晶系P2_1及び立方晶系P4_32_12の空間群に属した。現在、各結晶の構造解析が進行中である。オリゴアルギン酸にエキソ型で作用するOALは、硫安で結晶化した。【グランリアーゼ】枯草菌が生産するゲランリアーゼは、多糖ゲランを非還元末端より4糖単位で切断する(エキソ型)。本酵素は、263kDaの巨大な前駆体から翻訳後プロセッシングにより130kDaの成熟体に変換される。成熟体の大量発現・精製系を構築し、現在、結晶化条件を探索している。【キサンタンリアーゼ】多糖キサンタンの分岐鎖に作用する枯草菌キサンタンリアーゼ(分岐鎖型)の1次構造及び立体構造モデリング解析により、本酵素は、α/βバレル構造を持つヒアルロン酸リアーゼと類似しており、活性に必要なアスパラギン-194、ヒスチジン-246、チロシン-255がαバレル構造ドメインに存在した。以上の研究により、多糖リアーゼは、αバレル構造を基本骨格に持つスーパーファミリーを形成することが示唆された。

Polysaccharide リアーゼは, recognition of のウロン acid in polysaccharide molecules, and β-detachment reaction catalytic する. In this study, the effect of polysaccharide (アルギン acid, ゲラン, キサンタン) isoform was analyzed.のSTRUCTURE を clarification し, polysaccharide リアーゼ 濜における general rules of structure を ESTABLISHMENT することをpurpose とする. Each person has the following knowledge and insights. 【アルギンリアーゼ】スフィンゴモナス bacterium, エンド type アルギンリアーゼ (3 types: A 1-I, A1-II, A1-III) とエキソ type オリゴアルギン acid リアーゼ(OAL) をholdつ. X-ray crystallographic structure analysis of α-refractory structure, basic structure of A1-III, and site-specific differences and enzyme-Areno acid 3-sugar complex, and analysis of anti-reaction mechanism. A1-III のチロシン-246 とヒスチジン-192 がリアーゼcounter-reflex must であり、チロシン-246がアルギン acid のC5 position のプロトンのinducing 抜きと cut part へのプロトンのsupply and dan っていることを明らかにした. The sulfur anhydride modulated A1-I and A1-II crystals are of the space group of the clinic system P2_1 and the cubic system P4_32_12. Currently, structural analysis of each crystal is in progress. The オリゴアルギン acid にエキソ type で action するOAL は, thionine で crystallization した. 【グランリアーゼ】Bacillus subtilis produces するゲランリアーゼは, polysaccharide ゲランを non-reducing terminal より4 sugar unit and cut する (エキソ type). This enzyme has a large 263kDa front body and a 130kDa mature body. A large number of mature products have appeared, the refined system has been constructed, and now, the crystallization conditions have been explored. 【キサンタンリアーゼ】Polysaccharide キサンタンの bifurcated lock action するsubtilis キサンタンリアーゼ (bifurcated lock type) primary structure and び three-dimensional structure モデリング analysis により, this enzyme は, α/βバしておりり、Active necessaryなアスパラギン- 194. ヒスチジン-246, チロシン-255 がαバレルstructure ドメインにexistingした. The above research shows that polysaccharide structure, polysaccharide structure, and alpha structure are the basis of basic bone structure and structure.

项目成果

Wataru Hashimoto: "Biopolymers.Volume7 : Polysaccharides I"Editor, Alexander Steinbuchel ; Publisher, Wiley-VCH(印刷中). (2001)

Wataru Hashimoto：“Biopolymers.Volume7：多糖 I”编辑，Alexander Steinbuchel 出版社，Wiley-VCH（印刷中）。

Keiko Momma: "A novel bacterial ATP-binding cassette (ABC) transporter system that allows uptake of macromolecules"Journal of Bacteriology. 182・14. 3998-4004 (2000)

Keiko Momma：“一种允许摄取大分子的新型细菌 ATP 结合盒 (ABC) 转运系统”，细菌学杂志 182・14 (2000)。

尹 惠珍: "Crystallization and preliminary X-ray crystallographic analysis of alginate lyase A1-II from Sphingomonas species A1"Biochimica et Biophysica Acta. 1746・2. 382-385 (2000)

Yun Hyejin：“来自鞘氨醇单胞菌 A1 的藻酸盐裂解酶 A1-II 的结晶和初步 X 射线晶体学分析”Biochimica et Biophysicala Acta 1746·2 (2000)。

橋本 渉: "Characterization of α-L-rhamnosidase of Bacillus sp.GL1 responsible for the complete depolymerization of gellan"Archives of Biochemistry and Biophysics. 368・1. 56-60 (1999)

Wataru Hashimoto：“负责结冷胶完全解聚的芽孢杆菌属 sp.GL1 的 α-L-鼠李糖苷酶的特性”生物化学和生物物理学档案 368・1（1999）。

尹 惠珍: "Crystal structure of alginate lyase A1-III from Sphingomonas species A1 at 1.78Å resolution"Journal of Molecular Biology. 290・2. 505-514 (1999)

Yun Hyejin：“来自鞘氨醇单胞菌 A1 的藻酸裂解酶 A1-III 的晶体结构，分辨率为 1.78Å”，《分子生物学杂志》290・2（1999 年）。