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蛋白性メタルプロテアーゼインヒビター,SMPIの構造・機能解析と応用

Research Project

Project/Area Number 10760051
Research Category

Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field 応用微生物学・応用生物化学
Research InstitutionKyoto Institute of Technology

Principal Investigator

平賀 和三  京都工芸繊維大学, 繊維学部・応用生物学科, 助手 (50252549)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小田 耕平  京都工芸繊維大学, 繊維学部・応用生物学科, 教授 (50081584)
Project Period (FY) 1998 – 1999
Project Status Completed (Fiscal Year 1999)
Budget Amount *help
¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 1999: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
KeywordsInhibitor / metallo proteinase / Streptomyces / killer toxin / mutant / inhibitor / metalloproteinase / proteinaceous / structure
Research Abstract

SMPIはStreptomycesが生産する、蛋白性メタルプロテアーゼインヒビターである。SMPIの構造解析結果に基づき、SMPIの阻害ループ内の塩基性アミノ酸、ジスルフィド結合、及び、Pro残基が阻害活性発現に及ぼす役割を精査した。SMPlの構造解析から、SMPIとサーモリシンの静電的相互作用が重要であることが示唆された(J.Mol.Biol.,282,435-446,1998)。そこで、P5位のR60,P4位のK61,P2'位のR66に関して、各種変異体を作成した(R60A,K61A,R66A,R60/K61A,60/61/66A,60/61/66E)。その結果、R66A,60/61/66A,60/61/66E変異体の阻害活性が極めて弱くなり、サーモリシンにより分解された。更にサーモリシンとSMPI複合体の形成をコンピュータシミユレーションした結果は、このことを指示していた。従って、阻害反応部位近傍の塩基性アミノ酸は安定な酵素-阻害剤複合体の維持に必要であると結論した。特にR66の変異が阻害活性を左右していたことから、S1'位の疎水ポケットとの疎水的相互作用に必須であると考えられる。Standard mechanismに従い、阻害反応部位近傍のジスルフィド結合とP68の変異体を作製したところ、いずれも阻害活性が極めて弱くなり、サーモリシンによって急速に分解された。これらの結果から、SMPIが阻害剤として機能するためには、ジスルフィド結合とP68も重要であることが明らかとなった(J.Biochem.,125,202-209,1999)。また、キラートキシン様蛋白がメタルプロテアーゼインヒビター活性を有するか、或いはその逆の事項に関しても精査したが、それらの活性は認められなかった(Biosci.Biotechnol.Biochem.,63,1037-1044,1999)。

Report

(2 results)
  • 1999 Annual Research Report
  • 1998 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All Other

All Publications (7 results)

  • [Publications] Shin-ichi Tate: "Elucidation of the mode of interaction of thermolysin with a proteinaceous metalloproteinase inhibitor, SMPI,based on a model complex structure and a structural dynamics analysis"Journal of Molecular Biology. 282・2. 435-446 (1998)

    • Related Report
      1999 Annual Research Report
  • [Publications] Ayako Ohno: "NMR structure of the Streptomyces metalloproteinase inhibitor, SMPI,isolated from Streptomyces nigrescens TK-23: anotherr example of an ancestral beta gamma-crystallin precursor structure"Journal of Molecular Biology. 282・2. 421-433 (1998)

    • Related Report
      1999 Annual Research Report
  • [Publications] Kazumi Hiraga: "Mutational analysis of the reactive site loop of Streptomyces metalloproteinase inhibitor, SMPI"Journal of Biochemistry. 125・1. 202-209 (1999)

    • Related Report
      1999 Annual Research Report
  • [Publications] Kazumi Hiraga: "Isolation and some properties of a novel killer toxin-like protein produced by Streptomyces sp. F-287"Bioscience, Biotechnology and Biochemistry. 63・6. 1037-1044 (1999)

    • Related Report
      1999 Annual Research Report
  • [Publications] A.Ohno et al.: "NMR structure of the Streptomyces metalloproteinase inhibitor,SMPI,isolated from Streptomyces nigrescens TK-23:another example of an ancestral beta gamma-crystallin precursor structure." Journal of Molecular Biology. 282・2. 421-433 (1998)

    • Related Report
      1998 Annual Research Report
  • [Publications] S.Tate et al.: "Elucidation of the mode of action of interaction of thermolysin with a proteinaceous metallo-proteinase inhibitor,SMPI,based on a model complex structure and a structural dynamics analysis." Journal of Molecular Biology. 282・2. 435-446 (1998)

    • Related Report
      1998 Annual Research Report
  • [Publications] K.Hiraga et al.: "Mutational analysis of the reactive site loop of Streptomyces metalloproteinase inhibitor,SMPI." Journal of Biochemistry. 125・1. 202-209 (1999)

    • Related Report
      1998 Annual Research Report

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Published: 1999-04-01   Modified: 2016-04-21  

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