| 研究課題/領域番号 |
14360052
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
応用微生物学・応用生物化学
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
村田 幸作 京都大学, 農学研究科, 教授 (90142299)
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| 研究分担者 |
三上 文三 京都大学, 農学研究科, 助教授 (40135611)
橋本 渉 京都大学, 農学研究科, 助教授 (30273519)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2004
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| 研究課題ステータス |
完了 (2004年度)
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| 配分額 *注記 |
13,300千円 (直接経費: 13,300千円)
2004年度: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2003年度: 4,300千円 (直接経費: 4,300千円)
2002年度: 5,600千円 (直接経費: 5,600千円)
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| キーワード | 多糖リアーゼ / 構造生物学 / X線結晶構造解析 / タンパク質構造機能相関 / Sphingomonas属細菌 / Bacillus属細菌 / 糖質加水分解酵素 / 糖質エピメラーゼ / 翻訳後修飾機構 / ヒドロラーゼ / エピメラーゼ / Sphingomonas / Bacillus / アルギン酸リアーゼ / 翻訳後修飾 / X線結晶構造 / オートプロセシング / タンパク質・遺伝子の進化 / キサンタンリアーゼ |
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| 研究概要 |
多糖リアーゼは、主に細菌由来の多糖(アルギン酸、キサンタン、ゲラン、ヒアルロン酸など)を低分子化する酵素である。しかし、これら酵素は、一次構造上の共通性を持たないにも関わらず、多糖分子鎖に散在するウロン酸を認識し、β-脱離反応により切断するという共通性を示す。このことは、共通の基質認識機構と触媒機構が全く異なったアミノ酸配列として表現されていることを示唆している。多糖リアーゼに潜在するこれらの機能と一次及び高次構造との相関を明らかにするため、スフィンゴモナス属細菌由来アルギン酸リアーゼ(A1-III)、緑膿菌由来アルギン酸リアーゼ(PA1167)、及び枯草菌由来キサンタンリアーゼ(XL)のX線結晶構造を決定した。また、それらの特殊機能を他の糖質関連酵素のそれと比較するため、豚腎臓N-アシル-D-グルコサミン2-エピメラーゼと枯草菌不飽和グルクロニルヒドロラーゼのX線結晶構造を決定した。その結果、次のことが明らかになった。(1)多糖リアーゼは同じ反応を触媒するが、A1-IIIの場合は可動性リッドループ構造が決定的に重要な触媒モジュールとして機能する。類似の可動ループは、XLにも認められる。PA1167には認められない。(2)A1-IIIはα/α-バレル構造を、PA1167は逆平行β-シート構造を、XLはα/α-バレル構造と逆平行β-シート構造の合体構造を取る。(3)いずれの多糖リアーゼにおいても、触媒残基にはTyrが、基質の固定にはHisとArgが関与する。このことから、多糖リアーゼでは、一次構造上の相同性が低くても、高次構造とモジュールの運動により、類似の触媒残基を配位した触媒中心構造と基質認識構造が創り出され、結果として同じ反応の触媒が可能になる。このことにより、タンパク質の一次構造からその機能を一義的に類推することの問題点を指摘した。
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