2003 Fiscal Year Annual Research Report
ピリドキサール蛋白質の精密立体構造と基質の二重認識
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13480196
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
広津 建 大阪市立大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10047269)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
倉光 成紀 大阪大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60153368)
宮原 郁子 大阪市立大学, 大学院・理学研究科, 講師 (40271176)
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| Keywords | 基質二重認識 / PLP酵素 / アミノ基転移酵素 / グルタミンアミノ基転移酵素 / キヌレニンアミノ基転移酵素 / 結晶構造 / X線結晶解析 / 誘導適合 |
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| Research Abstract |
X線結晶解析法を用いて、GlnATの立体構造をはじめて決定した。構造を決定したのは、ネイティブ型酵素(PLP型)、3-フェニルプロピオン酸との複合体およびα-ケト-γ-メチルチオブタン酸との複合体で、分解能は、それぞれ、1.9,2.35と2.6Åである。GlnATは、側鎖の性質の異なる芳香族アミノ酸、キヌレニン、グルタミンを基質に持つことがわかった。GlnATはキヌレニンからキヌレン酸を生成するが、キヌレン酸は、N-メチル-D-アスパラギン酸レセプターのアンタゴニストとして、中枢神経系に作用する。ヒトのGlnATと高い一次構造の相同性を有するHB8由来GlnATは内在性のキヌレン酸のレベルを制御する新規の治療薬を開発するための重要なターゲット酵素である。GlnAT・3-フェニルプロピオン酸複合体の構造は統合失調症やハンチントン病のような脳の治療薬開発に有用であると考えられる。
GlnATはホモダイマーであり、各サブユニットはN-末端アーム、小ドメインおよび大ドメインからなる。GlnATはfold type I, subclass Ibのアミノ基転移酵素群に属し、基質結合時に小ドメインが誘導適合により大きく動き活性部位を閉じる。活性部位のポケットは芳香族アミノ酸あるいはメチオニンの側鎖を結合するのに都合のよい形状と大きさを持っている。ポケットの内側はおおむね疎水性であるが、極性部位がいくつか存在する。GlnAT・3-フェニルプロピオン酸複合体の構造を用いて、キヌレニン複合体モデルをコンピュータグラフィックスで作成したところ、モデルのキヌレニンは活性部位のポケットにはまり、その側鎖の極性基はポケットの極性部位と相互作用していた。グルタミンの認識についても考察し、GlnATの基質二重認識を明らかにした。
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[Publications] M.Goto, R.Omi, I.Miyahara, A.Hosono, H.Mizuguchi, et al.: "Crystal structures of glutamine : phenylpyruvate aminotransferase from Thermus thermophilus HB8 : Induced fit and substrate recognition"J.Biol.Chem.. (in press). (2004)
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[Publications] A.Hosono, H.Mizuguchi, H.Hayashi, M.Goto, I.Miyahara, et al.: "Glutamnine : phenylpyruvate aminotransferase from an extremely thermophilic bacterium, Thermus thermophilus HB8"J.Biochem.. 134(6). 843-851 (2003)
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[Publications] A.Satoh, Y.Nakajima, I.Miyahara, K.Hirotsu, at al.: "Structure of the transition state analog of medium-chain acyl-CoA dehydrogenase"J.Biochem.. 134(2). 297-304 (2003)
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[Publications] R.Omi, M.Goto, I.Miyahara, H.Mizuguchi, H.Hayashi, et al.: "Crystal structures of threonine synthase from Thermus thermophilus HB8 : conformational change, substrate recognition, and mechanism"J.Biol.Chem.. 278(46). 46035-46045 (2003)
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[Publications] M.Goto, R.Omi, I.Miyahara, M.Sugahara, K.Hirotsu: "Structures of Argininosuccinate Synthetase in Enzyme-ATP-Substrates and Enzyme-AMP-Product Forms : Stereochemistry of the Catalytic Reaction"J.Biol.Chem.. 278(259). 22964-22971 (2003)
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[Publications] A.Satoh, O.Adachi, K.Tanizawa, K.Hirotsu: "The active site structure of quinohemoprotein amine dehydrogenase inhibited by p-nitrophenyl-hydrazine"Blochimica et Biophysica Acta. 1647(1-2). 272-277 (2003)
