A structure biological approach toward the identification of an endogenous substrate of the insect glutathione S-transferase Nobo

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K19163
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 38:Agricultural chemistry and related fields
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: Niwa Ryusuke 筑波大学, 生存ダイナミクス研究センター, 教授 (60507945)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2020-03-31
• Keywords: ステロイドホルモン / 昆虫 / 酵素 / 基質 / ハイスループットスクリーニング / X線結晶構造解析

Outline of Final Research Achievements

The glutathione S-transferase Noppera-bo (Nobo) has a specialized role in the biosynthesis of insect steroid hormones. In this study, using a structural biological analysis method, we proceeded with the identification of compounds that are inserted into the Nobo ligand-binding pocket, and aimed to clarify the unidentified Nobo endogenous substrate. Although the study had not completed determining the true endogenous substrate during the study period, the results combined with the search for Nobo inhibitor compounds showed that the mammalian steroid hormone 17beta-estradiol strongly interacted with the Nobo ligand-binding site. Considering the other data together, it was strongly suggested that the endogenous substrate of Nobo may be a steroid.

Free Research Field

構造生物学、昆虫生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

昆虫ステロイドホルモンは、昆虫の脱皮や変態という多くの人々にとって身近な生命現象に深く関与する。しかし、昆虫ステロイドホルモン生合成に特異的に関わる酵素は、タンパク質としてどのような特徴を有しているのかを追究した研究は多くない。本研究は、昆虫ステロイドホルモン生合成高酵素の１つNoppera-boのタンパク質構造の解明に成功した世界ではじめての事例である。また、本研究で明らかにされた酵素活性阻害剤との複合体構造は、今後の内在性基質の同定にむけたさらな流研究だけでなく、昆虫ステロイドホルモン生合成酵素を阻害するような農薬開発にも重要な足がかりを与える。