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

古菌2-含氧酸：铁氧还蛋白氧化还原酶组的结构生物学研究

• 批准号: 13033020
• 负责人: 畑 安雄
• 金额: $ 2.3万
• 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: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13033020/
• 关键词: 結晶構造; NifS; システインデスルフラーゼ; ビリドキサール5'-リン酸; PLP; セレノシステインリアーゼ; シッフ塩基; NifS相同タンパク質; PLP酵素; X線結晶構造解析; X線解析; 立体構造

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。

In this study, we investigated the enzyme, PLP dependent enzyme, CsdB enzyme itself, VLR substrate complex and suicide substrate complex of [Fe-S] crylase biosynthesis system. X-ray crystal structure analysis of (anti-intermediate complex): 2.8 μ m decomposition energy, determination of the three-dimensional structure. This year, the results of X-ray crystal structure analysis in the last three years were used to compare the three-dimensional structure, and the same quality of NifS was investigated. The entire structure of the enzyme complex is similar to that of the enzyme itself, and the complex is formed. In the case of PLP enzyme complex, Lys226 and Lys226 are combined to form PLP enzyme complex. The complex of a compound is formed by the formation of a PLP group and the formation of an active site L-Cys 364-Arg 375-Cys364-Arg 375-Arg 375-Cys364-Arg375-Arg375-Arg The enzyme was identified by the enzyme Nifs and the enzyme Ser321-Arg332 CsdB is derived from Thermotoga maritima and has a shorter residue than CsdB. CsdB and Cys364 contain the flexibility limitation of the elongation and the reason for the difference.

项目成果

Minoru Hayashida: "Crystallization and Preliminary X-ray Analysis of Lectin C from the Roots of Pokeweed(Phytolacca americana)"Acta Crystallographica Section D. (2003)

Minoru Hayashida：“商陆（商陆）根中凝集素 C 的结晶和初步 X 射线分析”晶体学报 D 部分（2003 年）

Tomomi Fujii: "Crystal Structure of Thermostable Aspartase from Bacillus sp. YM55-1 : Structure-based Exploration of Functional Site in the Aspartase Family"The Journal of Molecular Biology. (2003)

Tomomi Fujii：“来自芽孢杆菌属 YM55-1 的耐热天冬氨酸酶的晶体结构：基于结构的天冬氨酸酶家族功能位点探索”分子生物学杂志。

Hisaaki Mihara: "Structure of External Aldimine of Escherichia coli CsdB, an IscS/NifS Homolog : Implications for Its Specificity toward Selenocysteine"Journal of Biochemistry. 131・5. 679-685 (2002)

Hisaaki Mihara：“大肠杆菌 CsdB 的外部醛亚胺的结构，IscS/NifS 同源物：其对硒代半胱氨酸的特异性的影响”《生物化学杂志》131・5（2002 年）。

H.Mihara: "Structure of External Aldimine of Escherichia coli CsdB, an IscS/NifS Homolog : Implications for Hs Specificity Toward Selenocysteine"Journal of Biochemistry. (accepted). (2002)

H.Mihara：“大肠杆菌 CsdB 的外部醛亚胺的结构，IscS/NifS 同源物：对硒代半胱氨酸的 Hs 特异性的影响”生物化学杂志。