蛋白質複合体形成によって誘起されるユニット機能の大幅な増幅機構の解明

阐明蛋白质复合物形成引起的单位功能急剧放大的机制

• 批准号: 13033023
• 负责人: 油谷 克英
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13033023/
• 关键词: トリプトファン合成酵素; X線結晶構造解析; 超好熱菌; 蛋白質分子間相互作用; 熱安定性; P.furiosus,; DSC; 蛋白質立体構造

「生物マシーナリー」の特性を解明するために、独自の触媒能を持つサブユニットが複合体形成に伴い大幅な活性増幅を示すトリプトファン合成酵素を取り上げる。同酵素は、一連のトリプトファン合成経路の連続した最終反応を触媒するアロステリック酵素である。バクテリアの同酵素はαサブユニットとβサブユニットからなるα2β2四量体である。両サブユニットはそれぞれ独自の連続した触媒作用(α反応、β反応)を有している。α2β2複合体を形成したとき、それぞれのサブユニット独自の触媒反応は2桁高くなる。そこで、本研究課題では、超好熱菌、P.furiosus,由来のトリプトファン合成酵素複合体とその構成成分αとβサブユニットのX線結晶構造解析を行う。そして、構造変化を伴う複合体形成による活性増幅機構を明らかにする。本年度は、まずαサブユニットのX線結晶構造解析の論文を発表できた。次にβサブユニットについて、測定は筑波の高エネルギー加速器研究機構のPFとSPring8で行い、最高、分解能2.3Åのデータを収集した。結晶の空間群はP212121であった。位相決定は既に報告されているS.Typhimurium由来のα2β2複合体のβ2サブユニットをモデルに同型置換法で求めた。現在、構造のリファイメントも終わり、構造の詳細な検討を行っている。得られた構造はサルモネラ菌由来のβサブユニットと酷似していた。また、立体構造の安定性は中性付近で、好熱菌由来のβ2サブユニットは常温菌おそれに比べ約25度高い。その安定化の原因は、その立体構造の差から、疎水性相互作用に寄るのではなく、水素結合の増加、キャビティーの減少、エントロピー効果に寄ることが分かった。

"Biological マ シ ー ナ リ ー" の features を interpret す る た め に, can alone の catalyst を つ サ ブ ユ ニ ッ ト が complex formation に with い な activity significantly raised を picture shown す ト リ プ ト フ ァ ン synthetic enzyme を take on り げ る. The same enzyme トリプトファ, continuous <s:1> トリプトファ, <s:1> synthesis pathway, continuous 続 続 た, and finally the 応を catalyst するアロステリッ enzyme である. Youdaoplaceholder0, テリア, テリア, <s:1> isomorphic of <s:1> α, サブユニットと, β, サブユニット, らなる, α2, β2 tetrahedral である. That struck サ ブ ユ ニ ッ ト は そ れ ぞ れ の alone even 続 し た catalysis (alpha 応, beta anti 応) を have し て い る. The α2β2 complex を forms たと たと たと, それぞれ <s:1> サブユニット and サブユニット, and the independent <s:1> catalyst counteracts 応 and くなる. そ こ で, this research topic で は, super hot bacteria, P.f uriosus, origin の ト リ プ ト フ ァ ン synthetic enzyme complex と そ の composition alpha と beta サ ブ ユ ニ ッ ト の X-ray crystal structure parsing う を line. Youdaoplaceholder0 て て, structural changes を accompanied by う complexes form による active increasing structures を Ming ら う にする. This year, papers on the analysis of <s:1> and まずαサブユニット <s:1> X-ray crystal structure を have been published: で た た た. Time に beta サ ブ ユ ニ ッ ト に つ い て, determining は tsukuba の high エ ネ ル ギ ー accelerator research institutions の PF と SPring8 で い, highest, decomposition can 2.3 A の デ ー タ を 収 set し た. Crystalline <s:1> space group であった P212121であった. Phase decision は に report both さ れ て い る S.T yphimurium origin の alpha beta 2 complex の beta 2 サ ブ ユ ニ ッ ト を モ デ ル に type with displacement method で め た. Now, construct リファ リファ メ メ ト ト メ わ わ, construct <s:1> details な検 を lines って る る る. The られた structure is サ サ モネラ モネラ モネラ the origin of the られた βサブユニットと is very similar to the <s:1> て た た た た. Youdaoplaceholder0, three-dimensional structure, <s:1> stability, <s:1> neutral, nearly で, origin of thermophilic bacteria, <s:1> β2サブユニット, <s:1>, normal-temperature bacteria おそれに are about 25 degrees higher than べ また. そ の stabilization の は, そ の three-dimensional structure poor の か ら, water-based 疎 interaction に send る の で は な く, water element combination の raised addition, キ ャ ビ テ ィ ー の reduction, エ ン ト ロ ピ ー unseen fruit に send る こ と が points か っ た.

项目成果

J.K.Kaushik, K.Ogasahara K.Yutani: "The unusually slow relaxation kinetics of the folding-unfolding of pyrrolidone carboxyl peptidase from a hyperthermophile, Pyrococcus furiosus"J. Mol. Biol.. 316. 991-1003 (2002)

J.K.Kaushik、K.Ogasahara K.Yutani：“来自超嗜热菌激烈火球菌的吡咯烷酮羧基肽酶折叠-展开的异常缓慢的松弛动力学”J.

K.Takano, Y.Yamagata, K.Yutani: "Role of Non-glycine Residues in Left-handed Helical Conformation for the Conformational Stability of Human Lysozyme"Proteins. 44. 233-243 (2001)

K.Takano、Y.Yamagata、K.Yutani：“左手螺旋构象中非甘氨酸残基对人溶菌酶构象稳定性的作用”蛋白质。

Y.Yamagata, et al., K.Yutani: "Entropic Stabilization of the Tryptophan Synthase α-Subunit from a Hyperthermophile, Pyrococcus furiosus : X-ray Analysis and Calorimetry"J. Biol. Chem. 276. 11062-11071 (2001)

Y. Yamagata 等人，K. Yutani：“嗜热火球菌色氨酸合酶 α-亚基的熵稳定：X 射线分析和量热法”J. Biol。 276. 11062-11071 (2001)

H.Tanaka, et al., K.Yutani: "X-ray Crystalline Structures of Pyrrolidone Carboxyl Peptidase from a Hyperthermophile, Pyrococcus furiosus, and its Cys-free Mutant"J. Biochemistry. 130. 107-118 (2001)

H.Tanaka 等人，K.Yutani：“来自超嗜热菌、强烈火球菌及其无半胱氨酸突变体的吡咯烷酮羧基肽酶的 X 射线晶体结构”J。

K.Takano, Y.Yamagata, K.Yutani: "Contribution of Polar Groups in the Interior of a Protein to the Conformational Stability"Biochemistry. 40. 4853-4858 (2001)

K.Takano、Y.Yamagata、K.Yutani：“蛋白质内部极性基团对构象稳定性的贡献”生物化学。