アスパラギン酸キナーゼの活性調節メカニズムに関する構造生物学的研究

天冬氨酸激酶活性调控机制的结构生物学研究

• 批准号: 08J00261
• 负责人: 吉田 彩子
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J00261/
• 关键词: アスパラギン酸キナーゼ; 活性制御機構; フィードバック阻害; Corynebacterium glutamicum; Thermus thermophilus; リジン生合成; アミノ酸キナーゼ; キャリアタンパク質; 制御メカニズム; 活性調節機構

これまでに決定に成功しているCorynebacterium glutamicum由来のアスパラギン酸キナーゼ(CgAK)のα_2β_2型の不活性型、阻害型での結晶構造を基に、昨年度から引き続き詳細な比較や変異体による解析を行った。昨年度までに、スレオニンの結合がαサブユニットの活性制御ドメインとβサブユニットのダイマー形成を安定化させ、その後にリジンが結合し、それによる構造変化によってαサブユニットとβサブユニットの間に相互作用が生じ、「閉じた」不活性型構造を安定化することを示している。それに加えて、リジンが結合することにより活性中心の基質であるアスパラギン酸結合部位のアスパラギン酸結合残基同士がイオン結合を形成し、「閉じた」構造を安定化すること、またこの構造変化によりアスパラギン酸の代わりにリジンが結合できるようになり、より不活性型構造を安定化していることを構造解析と変異体解析から明らかにした。また、高度好熱菌Thermus thermophilusにおける新規リジン生合成経路に関わる、アスパラギン酸キナーゼと相同性を示し、同じくアミノ酸キナーゼであるLysZと、この新規リジン生合成経路に関わるキャリアタンパク質LysWについての構造生物学的研究も昨年度に引き続き行っている。昨年度中にLysZとその基質であるLysWとAAAが結合したLysW-γ-AAAの複合体の結晶構造を決定しており、両者が静電相互作用で結合していることを明らかにしている。本年度はLysZ上のLysW-γ-AAAとの相互作用部位へ変異を導入し、LysZによるLysW本体部分(globular domain)の認識がLysZ活性発現に重要であることを示した。また、結晶構造では活性中心に向いていなかったLysZによってリン酸化を受けるLysWのC末端部位の活性中心への結合モデルを作製し、変異体解析によりそのモデルの妥当性を示した。以上からLysZの機能発現には、LysZによるLysW-γ-AAAの本体部分及びC末端部分の認識の両方が重要であることが示された。

The crystal structure of α_2β_2 type, inactive type and resistant type of Corynebacterium glutamicum was determined successfully. In the past year, the combination of α-and β-type active structures has been stabilized, and the combination of α-and β-type active structures has been stabilized. The structure of the active center is stabilized by the formation of the acid binding residue in the active center matrix and the structural transformation of the active center matrix. Inactive structures are stabilized and analyzed. The study of structural biology of Thermus thermophilus, a highly pathogenic bacterium, has been conducted in the past year. The crystal structure of LysW-γ-AAA complex is determined by electrostatic interaction between LysW and AAA. This year, the introduction of different interaction sites of LysW-γ-AAA on LysZ and the understanding of the global domain of LysW on LysZ are important for the development of LysZ activity. The structure of the crystal shows the suitability of the binding mechanism of the active center at the C-terminal site of the LysW. The function of LysZ is important for understanding the body and C-terminal parts of LysW-γ-AAA.

项目成果

Crystal strustures of the regulatory subunit of Thr-sensitive aspartate kinase from Thermus thermophilus

嗜热栖热菌Thr敏感天冬氨酸激酶调节亚基的晶体结构

• 发表时间: 2009
• 期刊: FEBS Journal 276
• 作者: Ayako Yoshida;et al.
• 通讯作者: et al.

Thermus thermophilusのリジン生合成酵素LysZとキャリアタンパク質LysWの構造機能解析

嗜热栖热菌赖氨酸生物合成酶LysZ和载体蛋白LysW的结构和功能分析

• 发表时间: 2011
• 作者: 吉田彩子;富田武郎;葛山智久;西山真
• 通讯作者: 西山真

Corynebacterium glutamicum由来アスパラギン酸キナーゼにおけるフィードバック阻害機構の構造生物学的解析

谷氨酸棒杆菌天冬氨酸激酶反馈抑制机制的结构生物学分析

• 发表时间: 2010
• 作者: 吉田彩子;富田武郎;葛山智久;西山真
• 通讯作者: 西山真