微生物におけるエネルギー代謝酵素の進化と構造機能相関解析

微生物能量代谢酶的进化及构效关系分析

基本信息

批准号：
15780212
负责人：
河井重幸
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 Young Scientists (B)
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

本研究では、種々の細菌由来NADキナーゼのリン酸受容体特異性について明らかにし、NADキナーゼ(NADに特異的)とNADHキナーゼ(NADとNADHに作用)の存在を実証した。さらに、これまでに本研究助成で決定したNADキナーゼの立体構造情報に基づいて、NADキナーゼにおけるリン酸受容体特異性を規定する構造特性を明らかにすると共に、NADキナーゼをNADHキナーゼに分子転換する手法の構築を試みた。すなわち、NADHとNADは、ニコチンアミド環において異なるため、NADのニコチンアミド環近傍のアミノ酸残基に注目した結果、1アミノ酸残基の置換により、NADキナーゼをNADHキナーゼに機能変換することに成功した。更に詳細な解析により、NADキナーゼとNADHキナーゼのリン酸受容体特異性の違いを規定する構造要因(アミノ酸残基)に関する知見を得た。尚、本研究で着目した部位に存在するアミノ酸残基は、207個のNADキナーゼホモログー次構造において、生物種特異的に保存されていることも見出した。一方、古細菌Methanococcus jannaschii由来NADキナーゼMJ0917に着目することにより、NADP分解系並びにNAD/NADP比の制御機構に関して新しい知見を得た。精製MJ0917タンパク質は、NADキナーゼ活性の他に、フルクトース-1,6-二リン酸、NADPH、そして特にNADPに対して強いフォスファターゼ活性を示すことを実証し、MJ0917がNADPaseとNADキナーゼの融合タンパク質として機能し得ることを示した。NADPの生合成と分解という相反する活性を持ちながらも、本酵素は生体内NAD/NADP比の調節を可能にする巧妙な生化学的特徴を備えていることも明らかにした。更にこれらの知見は、他のI-1-PaseホモログもNADPaseである可能性をも示した。

这项研究揭示了各种细菌NAD激酶的磷酸受体特异性，证明了NAD激酶（特异性NAD）和NADH激酶（作用NAD和NADH）的存在。此外，基于迄今为止在这项研究赠款中确定的NAD激酶的空间信息，我们试图阐明定义NAD激酶中磷酸受体特异性的结构特性，并构建一种将NAD激酶转化为NADH激酶的方法。换句话说，由于NADH和NAD在烟酰胺环上有所不同，因此我们专注于NAD的烟酰胺环附近的氨基酸残基，因此，我们成功地将NAD激酶通过一个氨基酸残基取代了NADH激酶。进一步的详细分析提供了对结构因子（氨基酸残基）的见解，这些因素定义了NAD激酶和NADH激酶之间磷酸受体特异性的差异。此外，还发现，本研究中集中在该地点存在的氨基酸残基是在207 NAD激酶同源结构中特异性保守的。另一方面，通过关注古细菌Jannaschii的NAD激酶MJ0917，获得了有关NADP降解系统的新知识以及控制NAD/NADP比的机制。除NAD激酶活性外，纯化的MJ0917蛋白还表现出对果糖1,6-二磷酸盐，NADPH，尤其是NADP的强磷酸酶活性，表明MJ0917可以作为NADPase和NAD激酶之间的融合蛋白起作用。尽管它具有NADP生物合成和降解的相反活性，但也表明该酶具有巧妙的生化特征，可以调节体内NAD/NADP比率。此外，这些发现还表明其他I-1-Pase同源物也可能是NADPase。