プロスタグランジンD合成酵素の立体構造決定と反応機構の解明

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08680650
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 大久保 忠恭 北陸先端科学技術大学院大学, 新素材センター, 助教授 (90272997)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 裏出 良博 大阪バイオサイエンス研究所, 第2研究部, 副部長(研究職) (10201360)
• Keywords: 多次元NMR / 2次構造 / プロスタグランジンD合成酵素

Research Abstract

プロスタグランジンD合成酵素(PGDS)はプロスタグランジンH_2からプロスタグランジンD_2への異性化を触媒し、睡眠等の脳内活動の制御に関与する重要な酵素である。しかしながら、9,11ーエピジオキシ基に特異的に作用するという興味深い性質を持つにも関わらず、その反応機構は解明されていない。そこで、本研究ではNMRを用いた溶液中の立体構造決定によりPGDSの反応機構を解明することを目的として、試料の大量発現系の構築及びNMRスペクトルの解析を行った。NMR測定に必要な20ー40mgの試料を効率的かつ経済的に得るために、1-2Lの大腸菌培養でNMR測定に必要な量を確保出来るようにした。既にPGDSのcDNAはラットにより純化DNAの形で単離され、大腸菌K2株の誘導体JM109をベクターとしてプラスミドpUC119に組み込まれている。培養条件、精製条件の検討を行いLB培地及びM9最小培地で目的蛋白質10mg/Lー20mg/L以上の収量を達成した。そして、M9最小培地で大腸菌の栄養源に^<13>Cラベル化グルコース、^<15>Nラベル化塩化アンモニウムを用いて産出される蛋白質を100%NMR観測可能な安定同位体でラベルした。安定同位体ラベルした蛋白質のNMR試料を用いて2次元及び3次元NMRスペクトル(DQF-COSY,TOCSY,NOESY,3D HMQC-NOESY,3D HMQC-TOCSY,3D HNCO,3D HNCA)の測定を行ない、PGDSのNMRシグナルの帰属を行った。多次元NMR法を用いることによりシグナルの分離が達成されシグナルの重なり合いの問題が解消された。得られたシグナル帰属をもとに主鎖間のNOE情報等により主にβーシートより構成されるPGD合成酵素の2次構造が明らかになりつつある。

Research Products

• [Publications] T.Nishizaki: "Solution Structures of DNA Duplexes Containing a DNA-RNA Hybrid Region,d(GG)r(AGAU)d(GAC)-(GTCATCTCC)and d(GGAGA)r(UGAC)-(GTCATCTCC)" Biochemistry. 35. 4016-4025 (1996)
• [Publications] E.H.Morita: "Implications of the zinc-finger motif found in the DNA-binding domain of the human XPA protein" Genes to Cells. 1. 437-442 (1996)
• [Publications] K.Yamasaki: "Solution structure of an extrcelluar domain containing the WSxWS motif of the granulocyte colony-stimulating factor receptor and its interaction with ligand" Nature Structural Biology. A. 498-504 (1997)