イソロイシルtRNA合成酵素が持つロスマンフォールド構造の分子解剖

点击翻译按钮获取中文摘要

大腸菌イソロイシルtRNA合成酵素は、N末ドメインとしてロスマンフォールド構造をもち、このドメインがATPによるイソロイシンのアデニル化と、それに続く、tRNAのイソロイシル化反応の触媒活性を担う。このロスマンフォールドを形成する第1α鎖に注目し、この鎖を形成する17残基の各位置で酵素を2断片化した。この第1α鎖のN末端領域とそれに先立つループ領域は、ATPの結合に関与する残基や、触媒活性そのものに関わる残基が存在することが知られている。また、各種生物を通じて、非常に良く第1α鎖の1次構造が保存されている。分解した2つの酵素断片は2つのプラスミドから別々に発現させ、大腸菌イソロイシルtRNA合成酵素遺伝子ノックアウト株を用いた、in vivoでの酵素活性再構成能力アッセイを行った。その結果、調べた17対の断片化実験の全てで、活性の再構成を示す結果は得られなかった。第1α鎖は分断に関して非常に感受性が高いことが分かるタンパク質の分解単位としてのミニ遺伝構造とエクソン・イントロン構造の関係は興味を引く点である。このため、ヒトの細胞質型、ミトコンドリア型イソロイシルtRNA合成酵素cDNAから出発し、これらの2つの酵素のエクソン・イントロン構造を決定し、細胞質型酵素は34のエクソンから、また、ミトコンドリア型酵素は23のエクソンからなることを明らにした。他のグループから報告されているテトラヒメナ細胞質型同酵素遺伝子の3者の間でイントロンの位置の保存性に注目すると、唯一、ヒト細胞質型酵素と、テトラヒメナ酵素の間で1箇所のイントロン位置が完全に一致していた。少なくともこの保存されたイントロンの起源は、テトラヒメナの出現した時期にまで遡ることができる。興味深いことに、この保存されたイントロン位置で、大腸菌イソロイシルtRNA合成酵素がその活性を失うことなく2断片化される。