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アミド結合の形成を触媒する合成酵素の構造と機能に関する研究

催化酰胺键形成的合成酶的结构与功能研究

基本信息

批准号：
08219227
负责人：
小田順一
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kyoto University
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：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、ATPの高エネルギーリン酸結合の加水分解に伴うエネルギーを利用してアミド結合を生成する3種類の酵素、γグルタミルシステイン合成酵素・グルタチオン合成酵素・アスパラギン合成酵素について、それぞれの酵素がどのように反応を触媒しているかを、「遷移状態」における基質との相互作用および酵素の立体構造という観点から明らかにすることを目的としている。まず、γグルタミルシステイン合成酵素について、反応の遷移状態アナログとして、四面体型のリン原子あるいはイオウ原子を基質構造の中心に導入したホスフィネートおよびスルホキシミン誘導体を合成した。これらの化合物はいずれも、本酵素の強力な阻害剤として作用したばかりでなく、酵素の活性中心内で酵素自身の作用によってリン酸化され、遷移状態ときわめて類似した分子種を生じることで酵素を完全に失活させる、いわゆるmechanism-based enzyme inactivatorとして作用していることが判明した。次に、グルタチオン合成酵素では、生成物との複合体のX線結晶解析を行ない、反応が終了した時点での酵素複合体の立体構造を2.0Åの分解能で決定することに成功した。これは、以前に決定した遷移状態アナログとの複合体の立体構造とあわせると、酵素が遷移状態から反応の終了へと移行する過程を連続写真のように視覚化することに成功したものと言える。次いで、アスパラギン合成酵素を結晶化し、X線結晶解析によりその立体構造を2.2Åの分解能で決定した。その結果、本酵素は、アミノ酸配列には相同性がほとんど見られないアスパラギン酸-tRNA合成酵素の触媒ドメインときわめてよく似た立体構造をもっていることが判明し、両酵素が進化的に関連していることを見いだしたのみならず、立体構造をもとにしたアラインメントにより、本酵素の活性残基を推定することができた。また、アスパラギン合成酵素をきわめて強力に阻害する遷移状態アナログ阻害剤を合成することにも成功している。

In this study, three kinds of enzymes, gamma ray synthase, gamma ray synthase, gamma "Transfer state" refers to the interaction between substrate and enzyme, and the three-dimensional structure of enzyme. The transition state of the tetrahedral atom is introduced into the center of the matrix structure. The strong inhibitor of the enzyme, the action of the enzyme itself in the active center, the acidification of the enzyme itself, the migration state, the similarity of the molecular species, the complete inactivation of the enzyme, the mechanism-based enzyme activator and the action of the enzyme itself are identified. The X-ray crystallographic analysis of the enzyme complex of the product was carried out, and the decomposition energy of the enzyme complex was determined at the end of the reaction. The three-dimensional structure of the complex is determined by the state of transition, the state of transition, the state of termination, and the process of transition. In addition, the crystallization and X-ray crystallographic analysis of synthetic enzymes determine the three-dimensional structure and decomposition energy of 2.2%. As a result, the enzyme was found to be related to the evolution of the enzyme in terms of identity, stereostructure, and active residues. In addition, the use of Aspiring Enzyme Synthase to strongly inhibit the synthesis of migrating states of Aspiring Enzyme has been successful.