2018 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanism of multi-step posttranslational modification involved in biogenesis of amine dehydrogenase and its application to development of bioactive polycyclic peptides
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16K07691
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| Research Institution | Hiroshima Institute of Technology |
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Principal Investigator |
中井 忠志 広島工業大学, 生命学部, 准教授 (00333344)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡島 俊英 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (10247968)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 翻訳後修飾 / 補酵素の生合成 / ラジカルSAM酵素 / 分子内チオエーテル架橋 / 環状ペプチド / キノヘムプロテイン / ビルトイン型キノン補酵素 / 酵素触媒機構 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ラジカルSAM酵素はS-アデノシルメチオニン(SAM)と鉄硫黄クラスターを用いてラジカルを生成し、各種の難化学反応を触媒する。キノヘムプロテインアミン脱水素酵素（QHNDH）の翻訳後修飾に関わるラジカルSAM酵素QhpDは、最小サブユニットQhpC内の特定のCys残基と、酸性残基間にチオエーテル架橋を3ヵ所形成する。QHNDHの生合成に関わるqhp オペロンには、その構造遺伝子qhpABCと翻訳後修飾に関わる遺伝子がコードされている。その一つQhpDは、基質となるQhpC内の特定のCys残基と酸性残基間に、3ヶ所の分子内チオエーテル架橋を形成する。これまでに、QhpCのN末端リーダー配列と1番目の架橋部位のみを含む短縮型QhpC（sQhpC）を用い各種のループ配列が架橋され環状化されることを明らかにしてきた。今回、sQhpC上に1から10残基のAla残基のみの架橋ループを導入したところ、いずれのsQhpC変異体もQhpDにより架橋が形成されることが判明した。次に、全長QhpCの配列を繰り返し、6あるいは9か所の架橋部位を導入したQhpC変異体を作製した。QhpDによる反応の結果、前者ではすべて、後者でも8ヶ所以上の部位で架橋形成されることが示された。すなわち、QhpDは野生型QhpCを超える架橋数をもつペプチドを作り出すことも可能であった。以上の結果より、様々な配列と架橋数を有する架橋ペプチドを作り出すツールとしてQhpDが有用であることが示された。また今回、qhpD遺伝子の近傍で高度に保存されているPden_1710遺伝子を大量発現させ機能解析を行ったところ、その遺伝子産物がNADH依存性の酸化還元酵素であることが判明した。ブチルアルデヒド（QHNDHによる生成物）を基質としないことから、Pden_1710はブチルアミン代謝に直接は関与しないことが示唆された。
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