新規酵素翻訳後修飾機構の解析

• Project/Area Number: 22658033
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied biochemistry
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 橋本 義輝 University of Tsukuba, 生命環境科学研究科, 講師 (00323254)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 達彦 筑波大学, 大学院・生命環境科学研究科, 教授 (70221976)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥3,650,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2011: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2010: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: ニトリル / 代謝 / 微生物 / 酵素

Research Abstract

Rhodococcus rhodochrous J1菌の低分子量(L-)型ニトリルヒドラターゼ(NHase)の生成機構を研究している過程で、本酵素の構造遺伝子の下流に位置するnhlE遺伝子由来のタンパク質eがL-NHaseのαサブユニットとαe_2複合体を形成し、本複合体αe_2上でαサブユニットが翻訳後修飾され、生成したホロαe_2とアポL-NHaseのαサブユニット間での置換反応によりホロ酵素が生成する新規翻訳後修飾機構を発見した(self-subunit swappingと命名)。
J1菌の保持するもう1つの高分子量(H-)型NHaseもL-NHaseと同様にself-subunit swapping機構により翻訳後修飾され活性化することを実証した。動的光散乱法によりH-NHaseのアポ酵素とホロαg_2複合体の粒径を測定したところ、それぞれ単一の粒子径ピークが確認でき、各々のサイズは計測中変化しなかった。アポ酵素とホロαg_2複合体を混合し、self-subunit swappingが起こっている反応溶液中の粒子径を測定したところ、ホロαg_2複合体の粒子径に相当するピークとアポ酵素より大きい粒子径に相当するピークの2つが検出された。計測中、ホロαg_2複合体に相当する粒子径は変化しなかったが、もう一つはアポ酵素より大きい粒子径で様々な粒子径変動が確認できた。これらの結果より、self-subunit swapping中に確認されたアポ酵素より大きい粒子はアポ酵素とホロαg_2複合体からなる中間複合体と示唆された。また、中間複合体は様々なサイズ分布を示すことから、様々な大きさの中間複合体の存在が示唆された。これらの結果を考慮し、self-subunit swappingによる翻訳後成熟化機構モデルを新たに提唱した。

Research Products

• [Journal Article] Unique biogenesis of high-molecular mass multimeric metalloenzyme nitrile hydratase : Intermediates and a proposed mechanism for self-subunit swapping maturation (2010)
  • Author(s): Zhou, Z., Hashimoto, Y., Cui, T., Washizawa, Y., Mino, H., Kobayashi, M.
  • Journal Title: Biochemistry Volume: 49 Pages: 9638-9648
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ニトリルヒドラターゼの新しい成熟化機構の発見 (2010)
  • Author(s): 橋本義輝、小林達彦
  • Journal Title: バイオサイエンスとインダスハグー Volume: 68 Pages: 113-116
  • NAID: 10026195063
• [Presentation] アクリルアミド工業酵素のユニークな成熟化機構 (2011)
  • Author(s): 橋本義輝、崔天蔚、周哲敏、小林達彦
  • Organizer: 日本農芸化学会大会
  • Place of Presentation: 京都女子大学
  • Year and Date: 2011-03-27
• [Presentation] ニトリルヒドラターゼの翻訳後成熟化中間体の発見 (2010)
  • Author(s): 橋本義輝、崔天蔚、周哲敏、小林達彦
  • Organizer: BMB2010神戸
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2010-12-10
• [Presentation] 微生物のユニークかっ高性能な機能:遺伝子高度発現系の開発と新規翻訳後修飾機構の発見 (2010)
  • Author(s): Zhemin Zhou, 橋本義輝, Tianwei Cui, 小林達彦
  • Organizer: BMB2010神戸
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2010-12-10
• [Presentation] Microbial nitrile metabolism : from biochemical and genetic studies toindustrial application (2010)
  • Author(s): Michihiko Kobayashi
  • Organizer: International Symposium on New Frontiers in Microbioiogy and Biotechnology
  • Place of Presentation: 無錫、中国
  • Year and Date: 2010-09-28
• [Presentation] Novel post-translational maturation of high-molecular-mass nitrile hydratase from the industrial strain, Rhodococcus rhododarous J1 (2010)
  • Author(s): Y.Hashimoto, Z.Zhou, T.Cui, H.Mina, M.Kobayashi
  • Organizer: SIM 2010 Annual Meeting
  • Place of Presentation: サンフランシスコ,USA
  • Year and Date: 2010-08-02
• [Presentation] 微生物酵素のユニークな生成機構:新規翻訳後修飾機構の発見 (2010)
  • Author(s): 周哲敏、崔天蔚、橋本義輝、小林達彦
  • Organizer: 日本農芸化学会関東支部2010年度第1回支部例会
  • Place of Presentation: 筑波大学
  • Year and Date: 2010-07-17