レドックスをセンスする新規ヘム制御ホスホジエステラーゼの結晶構造

新型氧化还原感应血红素调节磷酸二酯酶的晶体结构

• 批准号: 17780073
• 负责人: 黒河 博文
• 金额: $ 2.37万
• 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: 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-17780073/
• 关键词: X線結晶構造解析; PASドメイン; ヘム; 分子センサー

近年、ヘム濃度やヘムリガンド(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)に着目した。ヘムセンサードメインについて、活性型であるヘム鉄還元型、ヘム鉄酸化型の両方についてその結晶構造を明らかにした。高分解能の結晶構造解析から、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を制御に関わっている可能性が強く示唆されたため、ヘムポケットを構成する疎水性アミノ酸を部位特異的変異法を用いて別のアミノ酸に置換し、その効果を検討した。一酸化炭素のヘムセンサーとして転写制御に関わっている体内時計関連転写因子NPAS2の機能解析も行った。NPAS2はアミノ末端領域にDNA結合部位を有し、続いて2つのヘム結合PASドメイン(PAS-A、PAS-Bドメイン)を有する。そこで、PAS-Aドメインについて、ヘム結合、一酸化炭素結合等について詳細な解析を行うとともに、ヘム結合のDNA結合に対する効果について検討した。さらに、ヘム濃度に依存して翻訳レベルでタンパク質合成を制御するeIF2 alpha kinaseについて、多量体形成、ヘム結合と活性阻害などについて詳細な解明を行った。

In recent years, ヘ ム concentration や ヘ ム リ ガ ン ド (acid molecule acidification, acidification, carbon, smothering etc) の concentration variations change を perception し て, こ れ を cells シ グ ナ ル へ と variations in す る ヘ ム セ ン サ ー と shout ば れ る new し い ヘ ム タ ン パ ク qualitative フ ァ ミ リ ー が times 々 と see つ か り, attention を bath び て い る. This study で は coliform の ヘ ム セ ン サ ー タ ン パ ク qualitative で あ る ヘ ム suppression ホ ス ホ ジ エ ス テ ラ ー ゼ (EcDOS) に mesh し た. ヘ ム セ ン サ ー ド メ イ ン に つ い て type, active で あ る ヘ ム iron objects also yuan, ヘ ム type iron objects acidification の struck party に つ い て そ の crystal structure を Ming ら か に し た. High decomposition can の crystallization structure か ら, ヘ ム の acidification and yuan state の violations い に よ っ て ヘ ム リ ガ イ ン ド の exchange が up こ り, こ れ が EcDOS ヘ ム セ ン サ ー ド メ イ ン を の three yuan structure - the さ せ て い る こ と が Ming ら か と な っ た. こ の structure - the が ホ ス ホ ジ エ ス テ ラ ー ゼ の を active suppression に masato わ っ て い る strong possibility が く in stopping さ れ た た め, ヘ ム ポ ケ ッ ト を constitute す る 疎 water-based ア ミ ノ acid を site specific - different を with い て don't の ア ミ ノ acid に replacement し, そ の unseen fruit を beg し 検 た. The acidification carbon の ヘ ム セ ン サ ー と し て planning write suppression に masato わ っ て い る inner clock masato even planning to write factor NPAS2 の line function analytical も っ た. NPAS2 は ア ミ ノ end field に DNA binding sites し を, 続 い て 2 つ の ヘ ム combined with PAS ド メ イ ン, PAS (PAS - A - B ド メ イ ン) を have す る. そ こ で, PAS - A ド メ イ ン に つ い て, ヘ ム combination, such as the acidification carbon combine に つ い て detailed analytical line を う な と と も に, ヘ ム combining の DNA に す seaborne る unseen fruit に つ い て beg し 検 た. さ ら に, ヘ に ム concentration dependent し て turn 訳 レ ベ ル で タ ン パ ク quality synthetic を suppression す る eIF2 alpha kinase に つ い て, more quantity body formation, ヘ ム combining と active resistance against な ど に つ い て な explain in detail line を っ た.

项目成果

Characterization of heme-regulated eIF2 alpha kinase : Roles of the N-terminal domain in the oligomeric state, heme binding, catalysis, and inhibition

血红素调节的 eIF2 α 激酶的表征：N 末端结构域在寡聚状态、血红素结合、催化和抑制中的作用

• 发表时间: 2006
• 期刊: Biochemistry 45
• 作者: M. Miksanova;J. Igarashi;M. Minami;I. Sagami;S. Yamauchi;H. Kurokawa;T. Shimizu
• 通讯作者: T. Shimizu

Spectroscopic characterization of the isolated heme-bound PAS-B domain of neuronal PAS domain protein 2 associated with circadian rhythms

• DOI: 10.1111/j.1742-4658.2005.04828.x
• 发表时间: 2005-08-01
• 期刊: FEBS JOURNAL
• 影响因子: 5.4
• 作者: Koudo, R;Kurokawa, H;Shimizu, T
• 通讯作者: Shimizu, T

Critical Roles of Leu99 and Leu115 at the Heme Distal Side in Autooxidation and the Redox Potential of a Heme-regulated Phosphodiesterase from Escherichia coli (Ec DOS)

血红素远端的 Leu99 和 Leu115 在大肠杆菌 (Ec DOS) 血红素调节的磷酸二酯酶的自氧化和氧化还原电位中的关键作用

• 发表时间: 2006
• 期刊: FEBS Journal 273
• 作者: Miksanova M.他;Mukaiyama Y.他;Yokota N.他
• 通讯作者: Yokota N.他

Dual Effects of the Substrate and Pterins on the Kinetics of CO Binding to Neuronal Nitric Oxide Synthase : A Laser Flash Photolysis Study

底物和蝶呤对 CO 与神经元一氧化氮合酶结合动力学的双重影响：激光闪光光解研究

• 发表时间: 2005
• 期刊: Chem.Lett 34
• 作者: Miksanova M.他;Mukaiyama Y.他;Yokota N.他;Bengea S.N他
• 通讯作者: Bengea S.N他

Ec DOS, a Heme-regulated Phosphodiesterase, Plays an Important Role in the Regulation of the cAMP Level in Escherichia coli

Ec DOS 是一种血红素调节的磷酸二酯酶，在大肠杆菌 cAMP 水平的调节中发挥重要作用

• 发表时间: 2005
• 期刊: J.Bacteriol. 187
• 作者: Miksanova M.他;Mukaiyama Y.他;Yokota N.他;Bengea S.N他;Koudo R.他;Suzuki T他
• 通讯作者: Suzuki T他