シアノバクテリア信号伝達タンパク質の分子アーキテクチャー

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シアノバクテリアにおけるゲノム解析は、すでに3種類のラン藻において塩基配列がほぼ決定された。全ゲノム解析の次の段階として、全タンパク質の構造解析と機能解析が期待される。構造が未知のタンパク質については、既知のタンパク質のX線解析データを基にアミノ酸配列の相同性からコンピューターによる構造予測が可能である。我々は、CyaGの触媒部位をGSTとの融合タンパク質として大腸菌で大量発現させ、アフィニテイークロマトグラフィー、ゲル濾過などの方法によってタンパク質の精製した。次に触媒部位の3つのアミノ酸を置換した変異体を作り、ATP,GTPを基質として酵素活性を測定したところ、変異体はアデニル酸シクラーゼではなくグアニル酸シクラーゼを合成していることが明らかとなった。アミノ酸を置換した触媒部位と置換する前の触媒部位について、ホモロジーモデリングにより、基質との結合の構造予測を行ったところ、アミノ酸置換によって基質特異性が変化したことが確認された。一方、cAMP分解酵素であるcAMPホスホジエステラーゼに関しては、活性の存在は報告されているものの遺伝子の構造や活性調節機構についても全く不明であった。我々は、大腸菌のcAMPホスホジエステラーゼ遺伝子cpdAと相同性を持つorfを見つけた。大腸菌においてこのorfを(His)x6タグ融合タンパク質として発現させ、精製を行った。この精製タンパク質はcAMP分解活性を示した。そこで大腸菌のホスホジエステラーゼをモデルとしてこの酵素の構造を予測した