2001 Fiscal Year Annual Research Report

多触媒中心酵素の生合成と構造・機能相関に基づく遺伝情報多重性の解析

Research Project

Project/Area Number	11460039
Research Institution	KYOTO UNIVERSITY
Principal Investigator	村田幸作京都大学, 農学研究科, 教授 (90142299)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	河井重幸京都大学, 農学研究科, 助手 (00303909) 橋本渉京都大学, 農学研究科, 助教授 (30273519)
Keywords	スフィンゴモナス属細菌 / アルギン酸リアーゼ / 自己プロセッシング / プロテアーゼ / X線結晶構造 / β-脱離反応機構
Research Abstract	スフィンゴモナス属細菌A1株は、細胞質に3種類のアルギン酸リアーゼI, II, IIIを有する。これら3種類のリアーゼは、唯一の遺伝子にコードされており、先ず前駆体Po(71kDa)として合成された後、そのN末端ペプチド5kDaが切除され、Iが生じる。Iは、自己プロセッシングによって分子量と基質特異性をことにするIIとIIIに分断される。この分断は、EDTAやO-フェナンスロリンによって完全に阻害されることを明らかにし、この分断がIのプロテアーゼ様活性によることを示した。これにより、Iは、II, III及びプロテアーゼの3種類の酵素を搭載した多触媒中心酵素であることを確定した。Iのプロテアーゼ活性は、PoからN末端が除去されることによってIに賦与されることを示した。しかし、プロテアーゼ触媒部位がIの何処に、どのような情報として記述されているかが問題になる。つまり、アルギン酸リアーゼの合成系は、従来の定説である1遺伝子-1たんぱく質(酵素)の概念とは異なり、1遺伝子-3たんぱく質(酵素)の検証を可能にする実験系を提供し、1遺伝子の中に潜在する遺伝情報量の見直しを提起した。この問題点を明らかにするためには、I, II, IIIの構造機能相関解析が不可欠である。そこで、I, II, IIIのX線結晶構造の決定を進めた。Iは、結晶作製中に自己プロセシングによってIIとIIIに分断するため、構造決定までには至らなかった。IIの結晶は簡単に得られるが、1対象単位に多数の酵素分子が含まれているため、結晶構造解析には適さなかった。そこで、N末端を削除した変異酵素で結晶を調製した。IIIに関しては、詳細な触媒中心の構造と触媒機構を解析し、従来のヒスチジン関与の触媒機構を否定し、正確なチロシン関与の正確なβ-脱離反応機構を確立した。

Research Products

(8 results)

All Other

All Publications (8 results)

[Publications] Yumiko Mishima: "Super-channel in bacteria : macromolecule uptake and depolymerization systems of Sphingomonas sp.A1 with special cell surface structure"Biotechnology & Genetic Engineering Reviews. (in press). (2002)
[Publications] Keiko Momma: "Crystal structure of AlgQ2, a macromolecule(alginate)-binding protein of Sphingomonas sp.A1 at 2.0Å resolution"J. Mol. Biol.. 316(5). 1061-1069 (2002)
[Publications] Hye-Jin Yoon: "Crystal structure of alginate lyase A1-III complexed with trusaccharide product at 2.0Å resolution"J. Mol. Biol.. 307. 9-16 (2001)
[Publications] Hye-Jin Yoon: "Effect of His192 mutation on the activity of alginate lyase A1-III from Sphingomonas species A1"J. Microbiol. Biotechnol.. 11(1). 118-123 (2001)
[Publications] Yumiko Mishima: "Crystallization and preliminary X-ray analysis of AlgS, a bacterial ATP-binding cassette(ABC) protein specific to macromole-cule import"Acta Cryst.. D57. 884-885 (2001)
[Publications] Wataru Hashimoto: "Polysaccharide lyase : molecular cloning, sequencing, and overexpression of the xanthan lyase gene of Bacillus sp. strain GL1"Appl. Environ. Microbiol.. 67(2). 713-720 (2001)
[Publications] Wataru Hashimoto: "Super-channel in bacteria : Function and structure of a macromolecule import system mediated by a pit-dependent ABC transporter"Biosci. Biothchnol. Biochem.. 65(9). 1949-1956 (2001)
[Publications] Yumiko Mishima: "Super-Channel in bacteria : Function and structure of the macromolecule import system mediated by a pit-dependent ABC transporter"FEMS Microbiol. Lett.. 204. 215-221 (2001)

2001 Fiscal Year Annual Research Report

多触媒中心酵素の生合成と構造・機能相関に基づく遺伝情報多重性の解析

Principal Investigator

村田 幸作 京都大学, 農学研究科, 教授 (90142299)

Research Products

[Publications] Yumiko Mishima: "Super-channel in bacteria : macromolecule uptake and depolymerization systems of Sphingomonas sp.A1 with special cell surface structure"Biotechnology & Genetic Engineering Reviews. (in press). (2002)

[Publications] Keiko Momma: "Crystal structure of AlgQ2, a macromolecule(alginate)-binding protein of Sphingomonas sp.A1 at 2.0Å resolution"J. Mol. Biol.. 316(5). 1061-1069 (2002)

[Publications] Hye-Jin Yoon: "Crystal structure of alginate lyase A1-III complexed with trusaccharide product at 2.0Å resolution"J. Mol. Biol.. 307. 9-16 (2001)

[Publications] Hye-Jin Yoon: "Effect of His192 mutation on the activity of alginate lyase A1-III from Sphingomonas species A1"J. Microbiol. Biotechnol.. 11(1). 118-123 (2001)

[Publications] Yumiko Mishima: "Crystallization and preliminary X-ray analysis of AlgS, a bacterial ATP-binding cassette(ABC) protein specific to macromole-cule import"Acta Cryst.. D57. 884-885 (2001)

[Publications] Wataru Hashimoto: "Polysaccharide lyase : molecular cloning, sequencing, and overexpression of the xanthan lyase gene of Bacillus sp. strain GL1"Appl. Environ. Microbiol.. 67(2). 713-720 (2001)

[Publications] Wataru Hashimoto: "Super-channel in bacteria : Function and structure of a macromolecule import system mediated by a pit-dependent ABC transporter"Biosci. Biothchnol. Biochem.. 65(9). 1949-1956 (2001)

[Publications] Yumiko Mishima: "Super-Channel in bacteria : Function and structure of the macromolecule import system mediated by a pit-dependent ABC transporter"FEMS Microbiol. Lett.. 204. 215-221 (2001)

村田幸作京都大学, 農学研究科, 教授 (90142299)