発光細菌の発光反応関連酵素群のX線結晶構造解析

发光细菌发光反应相关酶的X射线晶体结构分析

• 批准号: 11169206
• 负责人: 田之倉 優
• 金额: $ 55.17万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 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: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11169206/
• 关键词: 生物発光; モノオキシゲナーゼ; フラビン還元酵素; 発光関連酵素; X線結晶撞造解析; ニトロ還元酵素; 発光細菌; 発光反応; X線結晶構造解析

発光細菌の発光系は発光反応を触媒するモノオキシゲナーゼであるルシフェラーゼと、そのルシフェラーゼに発光基質の還元型FMNと飽和長鎖脂肪族アルデヒドを供給する共役系酵素(FMN還元酵素FRaseI及び脂肪酸還元酵素)により構成される。Photobacterium(Vibrio)harveyiのルシフェラーゼとFMN還元酵素間の直接相互作用の証拠が見出されており、共役系を含めた複合体による効率の良い発光反応系は大変興味深い。Photorhabdus luminescensのルシフェラーゼがFMN還元酵素と比較的安定な複合体を形成することから、そのルシフェラーゼの大量発現、精製、結晶化を行った。現在、球晶が得られており、解析可能な単結晶を得るために条件検討を行っている。また、FMN還元酵素のFRaseIとアミノ酸配列上相同性が高いものの機能が明確に異なる酵素として大腸菌のニトロ還元酵素NfsBがある。大腸菌はニトロ還元酵素としてNfsBに加えてNfsAも有する。本研究では、酵素群の構造機能相関を原子レベルで詳細に解明するために、これらの酵素群のX線結晶構造解析を酵素反応速度解析とともに行なった。われわれは既に、FRaseI、NfsAおよびNfsB-NAD^+複合体の結晶構造解析をそれぞれ分解能1.8Å、1.7Åおよび2.0Åで行っている。さらに、Phe124をSer残基に置換したNfsBの変異体がフラビン還元酵素のような基質特異性を示すことから、NfsBのF124S変異体の結晶構造解析も行った。

発 light bacteria の 発 light department は 発 light anti 応 を catalyst す る モ ノ オ キ シ ゲ ナ ー ゼ で あ る ル シ フ ェ ラ ー ゼ と, そ の ル シ フ ェ ラ ー ゼ に 発 light matrix type の is yuan FMN と saturated aliphatic ア long lock ル デ ヒ ド を supply す る service department total enzyme (FMN) FRaseI and び fatty acids also yuan yuan enzyme enzyme に よ り constitute さ れ る. Photobacterium (Vibrio harveyi の ル シ フ ェ ラ ー ゼ と FMN is の direct interaction between yuan enzyme の card 拠 が shows さ れ て お り, total service department を め た complex に よ る good working rate の い 発 light 応 department interests deep い は large variations. Photorhabdus luminescens の ル シ フ ェ ラ ー ゼ が FMN yuan enzyme と also compare the stability of composite な を form す る こ と か ら, そ の ル シ フ ェ ラ ー ゼ の 発 now, refined, crystallization を line っ た. Now, spherulite が ら れ て お り, parsing may な 単 crystallization を have る た め 検 に conditions for line を っ て い る. ま た FMN is yuan and enzyme の FRaseI と ア ミ ノ acid with high column photogenic gay が い も の の function が に clear vision な る enzyme と し て coliform の ニ ト ロ also yuan enzyme NfsB が あ る. Coliform bacteria ニトロ ニトロ reducing enzymes と て てNfsBに plus えてNfsA ニトロ have する. This study で は, enzyme group の function of tectonic facies masato を atomic レ ベ ル で detailed に interpret す る た め に, こ れ ら の enzyme group の X-ray crystal structure を enzyme reverse 応 speed parse と と も に line な っ た. わ れ わ れ は に, FRaseI, both NfsA お よ び NfsB - NAD ^ + complex の crystallization structure を そ れ ぞ れ decomposition can 1.8 A, 1.7 A お よ び 2.0 A line で っ て い る. さ ら に, Phe124 を Ser residues に replacement し た NfsB の - variant が フ ラ ビ ン also yuan enzyme の よ う な substrate specificity を shown す こ と か ら, NfsB の F124S - variant の crystallization structure line も っ た.

项目成果

Nagata,K.,Kudo,N.,Abe,K.,Arai,S.and Tanokura,M.: "Three-dimensional solution structure of oryzacystatin-I, a cysteine proteinase inhibitor of the rice, Oryza sativa L.japonica"Biochemistry. 39. 14753-14760 (2000)

Nagata,K.、Kudo,N.、Abe,K.、Arai,S. 和 Tanokura,M.：“水稻半胱氨酸蛋白酶抑制剂 oryzacystatin-I 的三维溶液结构”

田之倉優、小堀俊郎: "フラビン還元酵素の構造決定と機能解析"バイオサイエンスとバイオインダストリー. 56(5). 319-322 (1998)

Yu Tanokura，Toshiro Kobori：“黄素还原酶的结构测定和功能分析”生物科学与生物工业56（5）319-322（1998）。

小堀俊郎、田之倉優: "フラビン還元酵素Fraselとそのファミリー"化学と生物. 36(6). 355-356 (1998)

Toshiro Kobori、Yu Tanokura：“黄素还原酶 Frasel 及其家族”，化学与生物学 36(6)（1998）。

Sawano, Y., Muramatsu, T., Hatano, K., Nagata, K., Tanokura, M.: "Characterization of genomic sequence coding for bromelain inhibitors in pineapple and expression of its recombinant isoform"Journal of Biological Chemistry. 277・31. 28222-28227 (2002)

Sawano, Y.、Muramatsu, T.、Hatano, K.、Nagata, K.、Tanokura, M.：“菠萝中菠萝蛋白酶抑制剂编码基因组序列的表征及其重组异构体的表达”《生物化学杂志》277。 31. 28222-28227 (2002)

Iwasaki, W., Sasaki, H., Nakamura, A., Kohama, K., Tanokura, M.: "Metal-free and Ca^<2+>-bound structures of a multidomain EF-hand protein, CBP40, from the lower eukaryote, Physarum polycephalum"Structure. 11・1. 75-85 (2003)

Iwasaki, W.、Sasaki, H.、Nakamura, A.、Kohama, K.、Tanokura, M.：“多域 EF 手蛋白 CBP40 的无金属和 Ca^2+ 结合结构，来自低等真核生物，多头绒泡菌”《结构》. 11・1. 75-85 (2003)