Analysis of a new substrate recognition mechanism of glutamine synthetase and its application for modulation of herbicide sensitivity

谷氨酰胺合成酶新底物识别机制分析及其在除草剂敏感性调节中的应用

基本信息

  • 批准号:
    23651219
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2011 至 2012
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Plant glutamine synthetase (GS) has an oligomeric structure with 10 identical subunits to form two pentermer rings.We made several amino acid substitutions at the inter-ring contact site of maize cytosolic GS (GS1a). Three such mutants, P146G, F150G and F150 showed a low activity and their Km value for glutamate became higher by ca 50 fold than that of WT enzyme. An active site mutant, H249Q was also made, whose affinity for glutamate was remarkably decreased. Inhibitory effect of phosphinothricin (PPT) on the enzyme activity was more remarkable in H249Q than in WT. Such strong inhibition by PPT was not observed in P146G, F150G or delta F150, suggesting that their low affinity for glutamate was not due to its weak binding to the active site. Double mutation at the active site and at the inter-ring contact site resulted in a synergistic drop in the activity. The structural basis for our findings is proposed based on crystal structures of these mutants.
植物谷氨酰胺合成酶(GS)具有10个相同亚基的寡聚体结构,形成两个中心聚合环。3株突变体P146G、F150G和F150对谷氨酸的Km值比WT酶高约50倍。同时还获得了活性位点突变体H249Q,其与谷氨酸的亲和力显著降低。草甘膦(PPT)对该酶活性的抑制作用在H249Q较WT明显。PPT在P146G、F150G和Delta F150中没有观察到这种强烈的抑制作用,这表明它们对谷氨酸的低亲和力并不是由于其与活性部位的弱结合所致。活性部位和环间接触部位的双重突变导致活性的协同下降。我们发现的结构基础是基于这些突变体的晶体结构。

项目成果

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Site-directed mutation of plant glutamine synthetase resulting in differential effect on the recognition of glutamate and inhibition by substrate analogues
植物谷氨酰胺合成酶的定点突变导致对谷氨酸的识别和底物类似物的抑制产生不同的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T. Ozaki;M. Kusunoki;A. Nakagawa;T. Hase
  • 通讯作者:
    T. Hase
Study of substrate recognition mechanism of plant glutamine synthetase : Identification of the region distant from the active site involved in high affinity of glutamate
植物谷氨酰胺合成酶底物识别机制研究:远离谷氨酸高亲和力活性位点的区域的鉴定
  • DOI:
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T. Ozaki;A. Nakagawa;T. Hase;M. Kusunoki
  • 通讯作者:
    M. Kusunoki
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影响底物的玉米谷氨酰胺合成酶的远处残基
  • DOI:
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Masami Kusunoki;Takeshi Ozaki, Atsushi Nakagawa, Toshiharu Hase
  • 通讯作者:
    Takeshi Ozaki, Atsushi Nakagawa, Toshiharu Hase
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    尾崎健;楠木正巳;中川敦史;長谷俊治
  • 通讯作者:
    長谷俊治
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玉米源谷氨酰胺合成酶 GS1a 和 GS1d 活性变化的结构研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    尾崎健;中川敦史;長谷俊治;小林大千;楠木正巳
  • 通讯作者:
    楠木正巳
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    2007
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    $ 2.5万
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    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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    14654160
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    2002
  • 资助金额:
    $ 2.5万
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    Grant-in-Aid for Exploratory Research
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  • 批准号:
    14580014
  • 财政年份:
    2002
  • 资助金额:
    $ 2.5万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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  • 财政年份:
    2001
  • 资助金额:
    $ 2.5万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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