金属錯体抗生物質・センサー蛋白質による遺伝子発現制御機構

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11116222
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 杉山 政則 広島大学, 医学部, 教授 (30106801)
• 研究分担者: 熊谷 孝則 広島大学, 医学部, 助手 (70274058) ; 大谷 和弘 広島大学, 医学部, 助教授 (20203820)
• キーワード: X線結晶構造解析 / 構造生物学 / Streptomyces verticillus / 耐性遺伝子 / トランスポゾン / ブレオマイシン

研究概要

センサー蛋白質BLMAとブレオマイシン(Bm)複合体の結晶を作製し、そのX線結晶構造解析を行なった。その結果、Bmの金属結合部位および2つの糖はlarge concavityに、リンカー部位およびビチアゾール部位はlong grooveに収容されていた。金属結合部位を構成するβ-aminoalanine,pyrimidyl propioneamideおよび糖部分のひとつguloseは、蛋白質分子と水素結合を形成し、安定化されていた。また、ビチアゾール部位は、片側からPhe33およびPhe38のスタッキングにより安定化されており、もう一方側からは、Pro101の疎水的相互作用により安定化されていた。一方、リンカー部位は蛋白質分子と相互作用しておらず、蛋白質にゆるく結合しているものと思われた。また、BmのN末端アミン部位は、電子密度図上で観測されず、非常にflexibleな構造をとっているものと推測された。複合体構造をBm非結合型BLMAと比較すると、両者の間で際立った構造変化は認められなかったものの、Ser100-Gly103からなるループがBm結合部位の方向へ数Åシフトしていることがわかった。この構造変化は、Pro101をBm分子に近づけ、ビチアゾール部位を疎水的相互作用により安定化するために重要であると考えられた。
本複合体構造におけるBmは金属と配位していないものの、その金属結合部位は金属と配位できるコンフォーメーションをとっていた。また、Bmのβ-aminoalanine部位のα-アミノ基は、金属配位部位である平面の上方に位置しており、かつ、柔軟性を持った構造をとっていた。
また、トランスポゾンTn5由来のセンサー蛋白質/Bmとの複合体におけるBmの結合様式は、BLMA/Bm複合体のそれとほぼ同じであった。

研究成果

• [文献書誌] Kawano,Y.: "The 1.5 Å crystal structure of a bleomycin resistance determinant from bleomycin-producing Styreptomyces verticillus"J.Mol.Biol.. 292. 915-925 (2000)
• [文献書誌] Kumagai,T.: "Characterization of the bleomycin resistance determinant encoded on the transposon Tn5"FEBS lett.. 442. 34-38 (1999)
• [文献書誌] Kumagai,T.: "Crystallization and preliminary X-ray diffraction studies of bleomycin-binding protein encoded on the transposon Tn5"Acta Cryst.Sec.D. 55. 1095-1097 (1999)
• [文献書誌] Kumagai,T.: "Mutation of the N-terminal Proline 9 of BLMA from Streptomyces verticillus abolishes the binding affinity for bleomycin"FEBS Lett. 450. 227-230 (1999)
• [文献書誌] Kurosaki,H.: "Synthesis, Spectroscopic, Redox properties, and DNA Cleavage Activity of Low-spin Iron (III) Complexes of Bleomycin Analogues"Inorganica Chimica Acta. 294. 56-61 (1999)
• [文献書誌] Sugiyama,M.: "A mammalian vector carrying the bleomycin N-acetyltransferase gene from bleomycin-producing Streptomyces verticillus as a selective marker"J.Antibiotics.. 52. 895-899 (1999)
• [文献書誌] Kumagai,T.: "Crystallisation and preliminary X-ray diffraction studies of bleomycin-binding protein from bleomycin-producing Streptomyces verticillus"Acta Cryst.Sec.D. 54. 127-128 (1998)
• [文献書誌] Ishikawa,Y.: "Oxidative and random cleavage of DNA by the novel iron (II) complex capable of yielding an iron (III) hydroperoxide intermediate"Chem.Lett.. 1998. 39-40 (1998)
• [文献書誌] Nishimura,M.: "Purification and characterization of a puromycin-hydrolyzing enzyme from blasticidin S-producing Streptomyces morookaensis"J.Biochem.. 123. 247-252 (1998)
• [文献書誌] Kumagai,T.: "Protection of mammalian cells from the toxicity of bleomycin by expression of a bleomycin-binding protein gene from Streptomyces verticillus"J.Biochem.. 124. 835-841 (1998)
• [文献書誌] Ikeda,K.: "Construction of a new cloning vector utilizing a cryptic plasmid and the highly expressed melanin-synthesizing gene operon from Streptomyces castaneoglobisporus"FEMS Microbiol.Lett.. 168. 195-199 (1998)