タンパク質修飾酵素PAD4の構造生物学的研究

蛋白质修饰酶PAD4的结构生物学研究

• 批准号: 05J03483
• 负责人: 有田 恭平
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyoto University (2006)Yokohama City University (2005)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J03483/
• 关键词: 構造生物学; シトルリン; 脱イミノ化; カルシウムイオン; 慢性関節リウマチ; ヒストン修飾; PAD4; シトルリン化

タンパク質の翻訳後修飾は細胞内の様々な機能の制御を行っている重要な生体内現象である。その中でも近年、Peptidylarginine deiminase 4 (PAD4)によるタンパク質のシトルリン化に注目が集まっている。PAD4はCa^<2+>依存的にタンパク質中のアルギニン残基を脱イミノ化して、シトルリン残基を産出する反応を触媒するタンパク質修飾酵素である。PAD4はヒストン修飾による遺伝子発現の制御、および慢性関節リウマチの発症との関連が示唆されており、近年その生理機能に注目が集まっている。これまでに、Ca^<2+>によるPAD4の新規の活性制御機構を明らかにし、さらにヒストンN末端の領域のペプチドとの複合体結晶構造解析から詳細な基質認識機構の解明をおこなった。本年度は、RAの新規薬剤設計における構造学的基盤を構築するために、PAD4とその活性阻害剤であるN-α-benzoyl-N5-(2-fluoro-1-iminoethyl)-L-ornithine amide (F3-amidine)との複合体結晶構造解析を行った。PAD4はRAの原因遺伝子であり、その活性阻害剤がRAの根本的な治療薬になると考えられている。共同研究者であるUniversity of South CarolinaのPaul Thompson氏から供与されたF3-amidineを用いてPAD4との複合体構造解析に成功し、F3-amidineが不可逆的にPAD4の活性残基であるCys645に結合し求核攻撃を阻害するという、PAD4の活性阻害機構を明らかにした。その成果は『Biochemistry』誌に掲載された。本研究により、今後この阻害剤をプローブとしたPAD4の細胞生物学的な研究の発展、およびより高選択、高活性なRAの新規薬剤開発の発展が見込まれる。

The changes in the quality of the cell are important for the control of the cell's function. In recent years, Peptidylarginine deaminase 4 (PAD4) has attracted a lot of attention. PAD4 is a Ca^<2+>-dependent enzyme that modifies a protein residue in a protein and produces a protein residue. PAD4 is a new type of gene modification, which is related to the development of chronic joint diseases. In recent years, attention has been paid to its physiological functions. The crystal structure analysis of the new active control mechanism of PAD4 in the N-terminal region of the PAD4 was carried out in detail. This year, the crystal structure analysis of N-α-benzoyl-N5-(2-fluoro-1-inoethyl)-L-ornithine amide (F3-amine) complex was carried out for the construction of structural base plate for RA new design and PAD4 active inhibitor. PAD4 is the cause of RA, the active inhibitor, and the fundamental treatment of RA. Co-investigator Paul Thompson of the University of South Carolina successfully analyzed the complex structure of F3-amine and PAD4, and F3-amine was irreversibly bound to the active residue of PAD4, Cys645, and the active barrier mechanism of PAD4 was clarified. The results of the "Biochemistry" journal were published. This study is aimed at the development of cell biology research on PAD4 and the development of novel agents with high selectivity and high activity for RA.

项目成果

Structural and biochemical characterization of a cyanobacterium circadian clock-modifier protein

• DOI: 10.1074/jbc.m608148200
• 发表时间: 2007-01-12
• 期刊: JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY
• 影响因子: 4.8
• 作者: Arita, Kyouhei;Hashimoto, Hiroshi;Shimizu, Toshiyuki
• 通讯作者: Shimizu, Toshiyuki

ヒストン修飾酵素Peptidylarginine deiminase 4 (PAD4)の活性化とヒストン認識

组蛋白修饰酶肽基精氨酸脱亚胺酶 4 (PAD4) 的激活和组蛋白识别

• 发表时间: 2006
• 期刊: Photon Factory News 24
• 作者: 有田恭平;清水敏之;橋本博;佐藤衛
• 通讯作者: 佐藤衛

カルシウム結合によって活性されるヒストン修飾酵素PAD4の構造科学的基盤

PAD4（一种由钙结合激活的组蛋白修饰酶）的结构科学基础

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本結晶学会誌 47
• 作者: 有田 恭平;佐藤 衛
• 通讯作者: 佐藤 衛

Inhibitors and inactivators of protein arginine deiminase 4: Functional and structural characterization

• DOI: 10.1021/bi061180d
• 发表时间: 2006-10-03
• 期刊: BIOCHEMISTRY
• 影响因子: 2.9
• 作者: Luo, Yuan;Arita, Kyouhei;Thompson, Paul R.
• 通讯作者: Thompson, Paul R.

Structural basis for histone N-terminal recognition by human peptidylarginine deiminase 4

• DOI: 10.1073/pnas.0509639103
• 发表时间: 2006-04-04
• 期刊: PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
• 影响因子: 11.1
• 作者: Arita, K;Shimizu, T;Sato, M
• 通讯作者: Sato, M