| 研究概要 |
アミノ基転移酵素の特異な基質特異性を解析するために,新たな方法論の開発が必要となった。そのために,「相同的組換え法によるキメラ作製法」の蛋白質工学への適用範囲の検討を行うとともに,得られたキメラ酵素の立体構造解析および機能解析を行った。その結果,アミノ基転移酵素は,全く性質の異なる酸性および疎水性の2種類の基質と反応できる特異な「1酵素-2基質」酵素であることが明らかになった。酸性基質に対する認識機構については,昨年度までに一応の解析を終えたので,今年度は疎水性基質との反応を解析した。
アスパラギン酸アミノ基転移酵素,芳香族アミノ酸アミノ基転移酵素,および,それらのキメラ酵素と疎水性アミノ酸基質との反応過程を解析したところ,いずれの酵素とも,基質の表面積が大きくなり,疎水性が高くなるにしたがって高い活性を示した。基質の表面積が同じなら,基質の形状に関わらず活性はほとんど同じであった。また、基質との結合にはエントロピーよりもエンタルピーの寄与が大きいことも明らかになった。以上の結果から,これらアミノ基転移酵素の疎水性基質結合部位は「基質の形状を認識する」というよりも,基質特異性が低く「どのような形状の基質でも認識できる」分子構築になっていることが示された。
この疎水性基質の認識に,酵素分子の揺らぎが重要な役割を果たしていることが実験的に示唆されたので,分子動力学計算を行って酵素分子の揺らぎを推定したところ,「疎水性基質に対する活性が高い酵素ほど揺らぎが大きい」という計算結果が得られ,上記の実験結果と一致した。
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