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蛋白質生合成を翻訳レベルで調節するヘム関連キナーゼのX線結晶構造解析

在翻译水平调节蛋白质生物合成的血红素相关激酶的 X 射线晶体结构分析

基本信息

批准号：
15780066
负责人：
黒河博文
金额：
$ 2.43万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

近年、ヘムやヘムリガンド(酸素分子、一酸化炭素、一酸化窒素等)の濃度変化を感知して、これを細胞シグナルへと変換するヘムセンサーと呼ばれる新しいヘムタンパク質ファミリーが次々と見つかり、注目を浴びている。本研究では、未だ不明であるヘムセンサータンパク質のセンシング機構を解明するため、いくつかのヘムセンサータンパク質について結晶構造解析を行った。本研究ではまず、ストレス(ヘム濃度低下)に応答してmRNAから蛋白質への翻訳を阻害するheme-regulated eIF-2α kinase(HRI)に着目した。HRIは基質である翻訳制御因子(eIF-2α)をリン酸化することによって、mRNAから蛋白質への翻訳を阻害するキナーゼであり、そのN末端領域(約140残基)がヘム結合部位としてストレスセンサーとして働いていると考えられている。HRIの分子内シグナル伝達の初期段階での構造変化を解明するために、HRIのN未端ヘム結合ドメインのX線結晶構造解明を目指し、そのN末端ドメインの結晶化を試みた。様々な結晶化スクリーニングキットと結晶化用恒温装置を用いた4℃と25℃での条件検索により、ヘム結合状態において、微結晶を得ることができた。その後結晶化の最適条件をスクリーニングしているが、X線結晶構造に適した大きな結晶を調整するには至っていない。また、本研究では大腸菌のヘムセンサータンパク質であるヘム制御ホスホジエステラーゼ(EcDOS)のヘムセンサードメインの結晶化も並行して行い、その結晶化に成功した。そして、活性型の還元型、不活性型の酸化型の両方についてその構造解析に世界で初めて成功した。高分解能の結品構造解析から、ヘムの酸化還元状態の違いによってヘムリガインドの交換が起こり、これがのEcDOSヘムセンサードメインの三次元構造を変化させていることが明らかとなった。この構造変化がホスホジエステラーゼの活性制御に関わっていることが強く示唆された。

In recent years, the concentration change of acid molecules, acidified carbon, acidified pigment, etc. has been perceived, and the cell cycle has been changed. In this study, the crystal structure analysis was carried out to clarify the structure of the crystal structure. This study focused on heme-regulated eIF-2α kinase(HRI), which inhibits the expression of mRNA and protein. HRI is a matrix inhibitor (eIF-2α) that inhibits protein transcription and transcription. HRI has an N-terminal domain (about 140 residues) that binds to the protein domain. X-ray crystallographic interpretation of HRI's N-terminal region and N-terminal region of HRI, as well as structural analysis of HRI's intramolecular region and N-terminal region of HRI. Crystallization temperature control device for crystallization is used at 4℃ to 25℃. The optimum conditions for post-crystallization are as follows: X-ray crystallographic structure is suitable for large crystallographic adjustment. In this study, the crystallization of Escherichia coli was successfully carried out in the process of purification. The structural analysis of the active type, the active type and the acidic type has been successful. The structure analysis of high-resolution products is based on the transformation of three-dimensional structure of acidizing and reducing elements. The structure of the structure is different from that of the active control system.