キノン補酵素形成機構の解明およびペプチド修飾酵素による機能性環状ペプチドの創出

阐明醌辅酶形成机制并使用肽修饰酶创建功能性环肽

• 批准号: 18J22104
• 负责人: 大関 俊範
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J22104/
• 关键词: 翻訳後修飾; モノオキシゲナーゼ; セリンプロテアーゼ; X線結晶構造解析; 環状ペプチド; ラジカルSAM酵素; ビルトイン型補酵素

QhpEのX線結晶構造を1.80Åの分解能で決定した。QhpEの活性中心には、QhpCが結合していると考えられる大きなポケットがあった。そこで、基質認識に関与する相互作用を特定するため、QhpE /QhpC複合体モデルをClusProを用いて構築した。その結果、高度に保存された大きなポケットにQhpCのリーダーペプチドが結合することが示唆され、これによってQhpCを認識していると考えられた。また、活性中心に近接する保存された浅い窪みにQhpCが結合しており、この領域の構造変化が切断活性に大きく影響している可能性がある。このように、複数の酵素系が、それぞれの酵素の複合体形成や反応性を介して、成熟したQhpCの生合成を制御していることを明らかにした。これまでの先行研究で、チオエーテル架橋形成酵素QhpDを用いて、短縮型QhpC（sQhpC）において様々な配列を持つsQhpCの架橋形成に成功している、今回、QhpEとTEVプロテアーゼを用いて、sQhpCのN末端リーダーペプチドとC末端St2タグを切断し、ポリAlaループを含む架橋領域を単離した。この環状ペプチドの生理活性をA549細胞を用いて測定した。測定には，様々な長さのAla残基で置換された環状ペプチド（(Ala)×4，(Ala)×5，(Ala)×6）を用いた。A549細胞に添加した結果、(Ala)×4は30%の細胞毒性を示した。一方、(Ala)×5と(Ala)×6)は、細胞生存率に大きな影響を与えなかった。これらの結果から、(Ala)×4は、(Ala)×5や(Ala)×6に比べて疎水性が高く、分子が小さいため、細胞膜を破壊することが示唆された。今後、QhpDの構造解析を進め、基質認識機構を解明することで、触媒機能の改変が可能になると考えられる。

The <s:1> X-ray crystal structure of QhpE を1.80 A <s:1> decomposition energy で determines <s:1> た. The <s:1> active center of QhpE に に and the combination of QhpCが and <s:1> て ると ると show えられる large なポケットがあった なポケットがあった. そ こ で, matrix に masato and す る interaction を specific す る た め, QhpE/QhpC complex モ デ ル を ClusPro を with い て build し た. そ の results, highly に save さ れ た big き な ポ ケ ッ ト に QhpC の リ ー ダ ー ペ プ チ ド が combining す る こ と が in stopping さ れ, こ れ に よ っ て QhpC を know し て い る と exam え ら れ た. ま た, activity center に nearly す る save さ れ た shallow い depression み に QhpC が combining し て お り, こ の structure - の fields が cut large active に き く influence し て い る possibility が あ る. こ の よ う に, plural の enzyme system が, そ れ ぞ れ の の enzyme complex formation や anti 応 sex を interface し て, mature し た QhpC の biosynthesis を suppression し て い る こ と を Ming ら か に し た. こ れ ま で の leading research で, チ オ エ ー テ ル bridge forming enzyme QhpD を with い て, shortening QhpC (sQhpC) に お い て others 々 な match column を hold つ sQhpC の bridge formed に successful し て い る, today back, QhpE と TEV プ ロ テ ア ー ゼ を with い て, sQhpC の N terminal リ ー ダ ー ペ プ チ ド と C terminal S t2タグを cut off ポリ, ポリAla <s:1> プを プを including む in the field of bridge building を単 away from た. <s:1> <s:1> circular ペプチド <s:1> physiological activity をA549 cells を were determined by <s:1> て. Long determination に は, others 々 な さ の Ala residues で replacement さ れ た annular ペ プ チ ド ((Ala) x 4, (Ala) x 5, (Ala) x 6) を with い た. The results of に addition of た to A549 cells, (Ala)×4 に 30% <s:1> cytotoxicity を showed that <s:1> た. One side, (Ala)×5と(Ala)×6) に, cell survival rate に greater な な effect を and えな った った. こ れ ら の results か ら, は, (Ala) (Ala) * 4 x5 や (Ala) x 6 に than べ て 疎 high water-based が く, small molecular が さ い た め, cell membrane を 壊 す る こ と が in stopping さ れ た. In the future, QhpD の structure を into め, matrix organization を interpret す る こ と で, catalytic functional の change - が may に な る と exam え ら れ る.

项目成果

Sequence Specificity for Peptide Substrates in Thioether Crosslinking Reaction Catalyzed by Radical SAM Enzyme QhpD

自由基 SAM 酶 QhpD 催化的硫醚交联反应中肽底物的序列特异性

• 发表时间: 2019
• 作者: Toshinori Oozeki;Kazuki Kozakai;Tadashi Nakai;Katsuyuki Tanizawa;Toshihide Okajima
• 通讯作者: Toshihide Okajima

キノヘムプロテイン・アミン脱水素酵素の活性中心サブユニット生合成に関与するセリンプロテアーゼの生化学的・構造学的解析

参与醌血蛋白胺脱氢酶活性中心亚基生物合成的丝氨酸蛋白酶的生化和结构分析

• 发表时间: 2020
• 作者: 大関 俊範;中井 忠志;谷澤 克行;岡島 俊英
• 通讯作者: 岡島 俊英

タンパク質中のトリプトファン残基を特異的に水酸化する 新しいフラビン酵素の構造と機能を解明

阐明特异性羟基化蛋白质中色氨酸残基的新型黄素酶的结构和功能

キノヘムプロテイン・アミン脱水素酵素の活性中心サブユニット生合成に関与するセリンプロテアーゼの機能解析

醌血蛋白胺脱氢酶活性中心亚基生物合成中丝氨酸蛋白酶的功能分析

• 发表时间: 2019
• 作者: 大関俊範;中井忠志;谷澤克行;岡島俊英
• 通讯作者: 岡島俊英

ラジカルSAM酵素QhpDのペプチドチオエーテル架橋形成反応によるAla繰り返し配列の環状化と複数架橋形成

自由基 SAM 酶 QhpD 的肽硫醚交联反应对 Ala 重复序列进行环化并形成多重交联

• 发表时间: 2018
• 作者: 大関俊範;小酒井一輝;中井忠志;谷澤克行;岡島俊英
• 通讯作者: 岡島俊英