2022 Fiscal Year Annual Research Report

The molecular architecture and regulation of the PDH-ODH hybrid complex

Research Project

Project/Area Number	20K05803
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	古園さおり東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (90321760)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	2-オキソ酸デヒドロゲナーゼ複合体 / PDH / ODH / Corynebacterium
Outline of Annual Research Achievements	Corynebacterium glutamicumのピルビン酸デヒドロゲナーゼ(PDH)と2-オキソグルタル酸デヒドロゲナーゼ(ODH)は、他生物種では例を見ないユニークなハイブリッド酵素複合体として存在する。C. glutamicum由来E1o(CgE1o)サブユニットは他生物種には見られないユニークな特徴を有しており、本年度はその機能及び構造解析に取り組んだ。CgE1oは1221アミノ酸からなり、N末側領域に特定の構造を取らない変性領域（1~120アミノ酸残基）続いてスクシニル基転移を担うE2ドメイン、2-オキソグルタル酸の脱炭酸反応を担うE1oドメインより構成されるマルチドメインタンパク質である。一般にE1oサブユニットは2量体として存在することが知られているが、CgE1oは溶液中で安定な多量体を取ることを明らかにした。ゲルろ過クロマトグラフィーを用いた分子量測定により、CgE1o 多量体は4または6量体と推定された。N末変性領域を欠失させるとin vitroでODH活性を再構成できなくなり、また多量体形成も見られなくなった。この結果から、N末変性領域はE2サブユニットに会合してODH複合体の形成と自身の多量体形成の両方に必要であり、CgE1oはODH複合体と自身の多量体と2つの状態を行き来することによりODH活性を柔軟に調節する可能性が考えられた。CgE1o多量体の高次構造を明らかにする目的で、タンパク質結晶を用いたX線構造解析とクライオ電顕解析に取り組んだ。予備的な実験結果であるが、2量体を基本とした高次構造を持つことが示唆された。