2009 Fiscal Year Annual Research Report
水の媒介するATPゲートキーパーのシュミレーション
Publicly Offered Research
| Project Area | Water plays a key role in ATP hydrolysis and ATP-driven functions of proteins |
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| Project/Area Number |
21118513
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
STANDLEY Daron Osaka University, 免疫学フロンティア研究センター, 特任准教授 (00448028)
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| Keywords | ATP / GTP / タンパク質-ヌクレオチド相互作用 / タンパク工学 / 溶媒和 / 双極子フィールド / 分子動力学 / 酵素反応速度論 |
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| Research Abstract |
われわれは最近、新しい機序により、GTPはATP-特異的サクシニルCoAシンテターゼ(SCS)との結合が制限されるという考えを提唱した。活性部位の入り口にある溶媒に露出している荷電残基と基質との静電双極子反応が生じ、それによりFTPの立体構造が、結合できないような構造に切り替わる。われわれはこの新しい機序に静電gatekeeperと名付け、gatekeeper残基が、基質を受け入れることのできる活性部位への接近をコントロールしていると考えた。このような機序があれば、酵素のヌクレオチド特異性を、ヌクレオチド結合部位を変えることなく人工的に作成することが可能となろう。特に、活性部位エントランスにある2個の正に荷電を、逆転させることで、ATP-特異的SCSの特異性を高めることができるであろうと提唱した。最近の実験結果によると、野生型と比較して、変異体(K60E, K128D)では、GTP親和性がはるかに高くなることが示された(K_mが>>1000μMから76.5μMに低下)。ATPに対する効果は、これよりも少なかった(K_mが68.5から195.3μMに上昇)。これらの結果は、(提唱している)gatekeeperの機序と合致するものである。ATPは、GTPに比較して双極子モーメントがはるかに弱いからである。さらに、活性部位を、判明しているGTP-特異的アイソフォームに変異させても(V127L, L241F)、GTP活性には何ら影響がなかった。つまり、gatekeeperが機能していて、GTPの結合を防いでいる。これらのことを総合すると、以上の結果は、結合部位の周囲にある溶媒層の静電特性を変化させることで、リガンド特異性を変えられることを、最初に実証したものである。この知見は、酵素の分子進化に重要な意味を持つものであり、また、構造に基づく薬物デザインにも意義深いものである。
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Research Products
(7 results)
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[Journal Article] A single polymorphic amino acid on Toxoplasma gondii kinase ROP16 determines the direct and strain-specific activation of Stat32009
Author(s)
Yamamoto M, Standley DM, Takashima S, Saiga H, Okuyama M, Kayama H, Kubo E, Ito H, Takaura M, Matsuda T, Soldati-Favre D, Takeda K
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Journal Title
J Exp Med 206
Pages: 2747-2760
Peer Reviewed
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[Journal Article] Zc3hl2a is an RNase essential for controlling immune responses by regulating mRNA decay2009
Author(s)
Matsushita K, Takeuchi O, Standley DM, Kumagai Y, Kawagoe T, Miyake T, Satoh T, Kato H, Tsujimura T, Nakamura H, Akira S
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Journal Title
Nature 458
Pages: 1185-1190
Peer Reviewed
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