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高度好熱菌グリシン開裂系超分子複合体の立体構造と精密制御機構

超嗜热菌超分子甘氨酸裂解系统超分子复合物的三维结构及精准调控机制

基本信息

批准号：
03J03803
负责人：
中井忠志
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

グリシンの生体内での分解反応は4種類のタンパク質(P, H, T, L)からなるグリシン開裂系(GCS)によって触媒される。本研究は、GCSの構成タンパク質さらにはそれらの複合体の結晶構造解析を行うことにより、代謝経路全体を原子レベルで解明することを目的としている。本年度は高度好熱菌Thermus thermophilus (Tth) HB8由来のPタンパク質の構造解析を行った。Tth Pタンパク質はα_2β_2テトラマー(分子量20万)のピリドキサールリン酸依存性酵素(PLP酵素)であり、GCSの第一段階の脱炭酸反応を触媒する。まず、Pタンパク質(ホロ酵素)の構造を水銀誘導体を用いたSIRAS法により決定した。Pタンパク質はαβダイマーが非結晶学的2回軸で関係付けられた(αβ)_2テトラマー構造をとる。Pタンパク質は、α鎖とβ鎖の間でアミノ酸配列に22%の同一性をもつが、立体構造でも類似性があり二次構造のトポロジーはほぼ同じであることがわかった。Pタンパク質はアミノ酸配列の類似性からfold type IのPLP酵素に分類されている。構造既知のfold type IのPLP酵素は例外なくα_2ダイマーを基本単位にもつのに対し、Pタンパク質はαβダイマーを基本単位とし活性部位を構成するという特異な構造をもつことがわかった。また、ホロ酵素以外に、PLPを含まないアポ酵素およびホロ酵素・基質アナログ複合体の構造解析を行い、補酵素および基質の認識など反応に重要と考えられる残基を同定した。それらは他の生物種でも高度に保存されていることから、Pタンパク質の触媒機構は基本的には生物間で共通であることが示唆された。一方、NKH患者の約80%がPタンパク質に変異をもつが、Tth Pタンパク質の立体構造に基づいて大部分の変異について、それらがどのように酵素活性の消失を引き起こすのかを説明することができた。この結果については論文を執筆し、EMBO Journal誌に採択が決定している。

The decomposition reaction in the organism is composed of four kinds of catalysts (P, H, T, L), and the decomposition cracking system (GCS). The purpose of this study is to analyze the crystal structure of GCS complex and to clarify the whole metabolic pathway. This year, the structural analysis of the origin of Thermus thermophilus (Tth) HB8 was carried out. Tth P enzyme is an acid-dependent enzyme (PLP enzyme) that catalyzes the decarbonization of the first stage of GCS. The structure of mercury inducer was determined by SIRAS method. P P, P The similarity of the enzyme sequence of PLP to fold type I is discussed. The structure of the known fold type I PLP enzyme is different from that of the basic unit, and the structure of the active site is different from that of the basic unit. In addition to the enzyme, PLP contains the same residues as the enzyme and matrix in the structural analysis of the enzyme and matrix. The biological species are highly conserved and the catalytic mechanism is basic. About 80% of patients with NKH have different types of enzyme activity. Most of them have different types of enzyme activity. The result is that the paper is written, and the EMBO Journal is collected and determined.