Extradiol型二原子酸素添加酵素の構造機能相関の解明

本申請の研究目的は、リグニン分解代謝系の基質特異性・四次構造などが異なる数種のExtradiol型二原子酸素添加酵素(DesZ酵素、DesB酵素、LigAB酵素など)の高精度立体構造(1.5Å以上)をX線結晶構造解析の手法により明らかにし、酵素活性データ、変異体酵素を組み合わせて総合的に解析することで、Extradiol型二原子酸素添加酵素全体における多様な基質特異性の起源と反応機構を立体構造にもとづいて明らかにすることを目指す。(1)DesB酵素について解析した1.8Å分解能におけるDesB酵素の立体構造とLigAB酵素の立体構造を比較した結果、以下の2つについて新たな知見を得ることができた。(1)従来、Extradiol型二原子酸素添加酵素の鉄イオンには、2つのヒスチジン残基と1つのグルタミン酸残基がアミノ酸由来の配位子として存在していたが、DesB酵素では、これら3つのアミノ酸残基に加えて新たに1つのアスパラギン残基が配位した新しいタイプであった。(2)この新たに加わった配位アミノ酸残基のために、基質が結合する際、DesB酵素ではLigAB酵素と異なるアクションが必要になると考えられる。現在、このアスパラギンに対して、他のアミノ酸に置換したものを調製しており、酵素活性および立体構造の解析を進めている。今後、多数の変異体酵素を調製・解析することで、DesB酵素における反応メカニズムを明らかにできると考えている。また基質特異性についても同様に変異体酵素を調製・解析することで、DesB酵素のもつ基質特異性の起源を立体構造の観点から明らかにしていく。(2)DesZ酵素について当初得られていた結晶では、構造解析が困難であると判断し、現在、他のスクリーニングキットによる結晶化条件の探索を行っている。

本申請の研究目的は、リグニン分解代謝系の基質特異性・四次構造などが異なる数種のExtradiol型二原子酸素添加酵素(DesZ酵素、DesB酵素、LigAB酵素など)の高精度立体構造(1.5Å以上)をX線結晶構造解析の手法により明らかにし、酵素活性データ、変異体酵素を組み合わせて総合的に解析することで、Extradiol型二原子酸素添加酵素全体における多様な基質特異性の起源と反応機構を立体構造にもとづいて明らかにすることを目指す。(1)DesB酵素について解析した1.8Å分解能におけるDesB酵素の立体構造とLigAB酵素の立体構造を比較した結果、以下の2つについて新たな知見を得ることができた。(1)従来、Extradiol型二原子酸素添加酵素の鉄イオンには、2つのヒスチジン残基と1つのグルタミン酸残基がアミノ酸由来の配位子として存在していたが、DesB酵素では、これら3つのアミノ酸残基に加えて新たに1つのアスパラギン残基が配位した新しいタイプであった。(2)この新たに加わった配位アミノ酸残基のために、基質が結合する際、DesB酵素ではLigAB酵素と異なるアクションが必要になると考えられる。現在、このアスパラギンに対して、他のアミノ酸に置換したものを調製しており、酵素活性および立体構造の解析を進めている。今後、多数の変異体酵素を調製・解析することで、DesB酵素における反応メカニズムを明らかにできると考えている。また基質特異性についても同様に変異体酵素を調製・解析することで、DesB酵素のもつ基質特異性の起源を立体構造の観点から明らかにしていく。(2)DesZ酵素について当初得られていた結晶では、構造解析が困難であると判断し、現在、他のスクリーニングキットによる結晶化条件の探索を行っている。