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

异亮氨酰-tRNA合成酶Rossmann折叠结构的分子解剖学

基本信息

批准号：
07280229
负责人：
芝清隆
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Japanese Foundation For Cancer Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

大肠杆菌异亮酰基TRNA合酶作为N末端结构域具有Rosman折叠结构，该结构域通过ATP和随后的Isolealucylation造成异亮氨酸腺苷酸化的催化活性。专注于形成该罗斯曼褶皱的第一个α链，将酶碎片在形成该链的17个残基的每个位置。众所周知，第一个α链的N末端区域及其之前的环区域，与ATP结合有关的残基以及参与催化活性本身的残基。此外，第一个α链的主要结构通过各种生物可以很好地保存。两个降解的酶片段与两个质粒分别表达，并使用大肠杆菌异戊酸Isolecyl tRNA合酶基因敲除菌株进行体内酶活性重排能力测定。结果，没有结果显示在所有17对碎片化实验中重建活性。迷你遗传结构与外显子内结构作为蛋白质的分解单位（已知对分裂非常敏感）之间的关系是一个有趣的点。因此，从人类细胞质，线粒体异戊酸TRNA合酶cDNA开始，我们确定了这两种酶的外显子内结构，表明细胞质酶由34个外显子和线粒体酶组成，由23个外显子组成。当我们专注于其他组报道的三种四膜虫胞质同工酶基因之间的内含子位置时，唯一的一个内含子位置在人类细胞质酶和四酶酶之间完全相同。至少该保守内含子的起源可以追溯到四膜虫出现的时代。有趣的是，在这个保守的内含子位置，大肠杆菌异亮酰基TRNA合酶是双重碎片的，而不会失去其活性。