古細菌2-オキソ酸:フェレドキシン酸化還元酵素群の構造生物学研究

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本研究ではこれまでに[Fe-S]クラスター生合成系酵素の、一つでピリドキサール5'-リン酸(PLP)依存酵素である大腸菌CsdBの酵素自身、極低反応性基質であるアスパラギン酸との複合体および自殺基質であるプロパルギルグリシンとの複合体(反応中間体複合体)のX線結晶構造解析を2.8Å分解能で行ない、これらの立体構造を決定してきた。本年度は研究最終年度であるので、過去3年間のX線結晶構造解析の結果を用いて立体構造比較を行ない、NifS相同タンパク質の反応機構を考察した。本酵素の複合体の全体構造は酵素自身の構造と類似しており、複合体を形成しても大きな構造変化がおこらなかった。しかし、アスパラギン酸との複合体ではPLPは酵素のみの場合と同様にLys226とインターナルアルディミン結合をしており、ミカエリス型の複合体を形成していた。一方、プロパルギルグリシンとの複合体ではプロパルギルグリシンはPLPとシッフ塩基を形成し、活性部位でエックスターナルアルディミンが形成されていた。L-システインに対する活性発現には必要であるがL-セレノシステインに対しては必ずしも必要ではないCys364は解析したいづれの場合においても伸長部(Thr362-Arg375)ループ中にはっきりと現れていた。これは、L-システインに高い活性を示す酵素であるIscSと近い関係にあるThermotoga maritima由来NifS-相同タンパク質のディスオーダーしたループ部(Ser321-Arg332)とは対照的であった。CsdBの伸長ループはThermotoga maritima由来NifS-相同タンパク質と比べて11残基短くなっている。これらの事実は、CsdBのCys364を含む伸長ループの柔軟性が制限されていることが、CsdBがセレンとイオウを区別できる原因であるかも知れない。