The role of heme-binding, phosphorylation, and degradation in heme-regulated eukaryotic initiation factor 2α kinase (HRI)

血红素结合、磷酸化和降解在血红素调节的真核起始因子 2α 激酶 (HRI) 中的作用

• 批准号: 21770130
• 负责人: IGARASHI Jotaro
• 金额: $ 2.91万
• 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: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21770130/
• 关键词: ヘム; 自己リン酸化; プロテアソーム; 結晶化; ヘム調節インヒビター; 翻訳開始因子キナーゼ; 脱リン酸化; ヘム制御モチーフ; 質量分析

Heme-regulated eukaryotic initiation factor 2α (eIF2α) kinase (HRI), functions in response to heme concentration. Under normal conditions, heme binds to HRI and blocks its function. However, during heme shortage, heme dissociates from the protein, and autophosphorylation subsequently occurs. The molecular mechanism of heme-binding, autophosphorylation, and degradation in HRI remained to be established. In the present study, 1) we demonstrate that His119/His120 and Cys411 are the axial ligands for heme in human HRI, as well as mouse HRI. 2) With the aid of mass spectroscopy we identified 33 phosphorylated sites in mouse HRI overexpressed in Escherichia coli. We further generated 30 enzymes with mutations at the phosphorylated residues and examined the catalytic activities. The activities of Y193F, T485A, and T490A mutants were significantly lower than that of wild-type protein. Accordingly, we suggest that Tyr193, Thr485, and Thr490 are essential residues in the catalysis. 3) Due to degradation of HRI in cultured cell, we show that HRI degradation is induced by 20S proteasome in vitro.

血红素调节的真核起始因子 2α (eIF2α) 激酶 (HRI) 响应血红素浓度发挥作用。正常情况下，血红素与 HRI 结合并阻断其功能。然而，在血红素短缺期间，血红素与蛋白质分离，随后发生自磷酸化。 HRI 中血红素结合、自磷酸化和降解的分子机制仍有待确定。在本研究中，1) 我们证明 His119/His120 和 Cys411 是人类 HRI 以及小鼠 HRI 中血红素的轴向配体。 2) 借助质谱法，我们鉴定了在大肠杆菌中过表达的小鼠 HRI 中的 33 个磷酸化位点。我们进一步生成了 30 种磷酸化残基发生突变的酶，并检查了其催化活性。 Y193F、T485A和T490A突变体的活性显着低于野生型蛋白。因此，我们认为 Tyr193、Thr485 和 Thr490 是催化中的必需残基。 3)由于培养细胞中HRI的降解，我们表明HRI降解是由20S蛋白酶体在体外诱导的。

项目成果

ヘム調節インヒビター(HRI)のヘム・リン酸化による反応制御機構

血红素磷酸化调节血红素调节抑制剂（HRI）的反应控制机制

• 发表时间: 2010
• 作者: 五十嵐城太郎;佐々木健彦;清水透
• 通讯作者: 清水透

Emerging Role of Heme as a Signal and the Gas-Sensing Site : Heme-Sensing and Gas-Sensing Proteins.Handbook of Porphyrin Science (Kadish, K.M., Smith, K.M., Guilard, R.Eds.)

血红素作为信号和气体传感位点的新兴作用：血红素传感和气体传感蛋白。卟啉科学手册（Kadish，K.M.，Smith，K.M.，Guilard，R.Eds.）

• 发表时间: 2011
• 作者: Igarashi;J.;Kitanishi;K.;Shimizu;T.
• 通讯作者: T.

ヘム調節インヒビター(HRI)の活性調節機構:ヘム結合及びリン酸化について

血红素调节抑制剂（HRI）的活性调节机制：关于血红素结合和磷酸化

• 发表时间: 2009
• 作者: 五十嵐城太郎;佐々木健彦;岩下隼;清水透
• 通讯作者: 清水透

P450の分子生物学(大村恒雄、石村巽、藤井義明編)

P450 的分子生物学（大村恒夫、石村辰巳、藤井义明编辑）

• 发表时间: 2009
• 作者: 香川亘;齋藤健吾;杉山修世;小野寺圭一;胡桃坂仁志;五十嵐城太郎
• 通讯作者: 五十嵐城太郎

A hydrogen-bonding network formed by the B10-E7-E11 residues of a truncated hemoglobin from Tetrahymena pyriformis is critical for stability of bound oxygen and nitric oxide detoxification

• DOI: 10.1007/s00775-011-0761-3
• 发表时间: 2011-04-01
• 期刊: JOURNAL OF BIOLOGICAL INORGANIC CHEMISTRY
• 影响因子: 3
• 作者: Igarashi, Jotaro;Kobayashi, Kazuo;Matsuoka, Ariki
• 通讯作者: Matsuoka, Ariki