非アロステリック型ピルビン酸キナーゼM1の活性制御機構と糖代謝の調節

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15570109
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 鄭 文玉 (池田 義孝) 山形大学, 医学部, 助教授 (60252657)
• キーワード: アロステリック効果 / ピルビン酸キナーゼ / 糖代謝 / 解糖系 / アイソザイム / マグネシウム / 協同性

研究概要

ラットピルビン酸キナーゼの非アロステリック型アイソザイムであるM1の2価イオン要求性について検討した。酵素はバキュロウイルス・昆虫細胞発現系を用いて産生し、硫酸アンモニウム分画、陽イオン交換クロマトグラフィー、ゲル濾過により均一に精製したものを用いた。アミノ酸レベルで一次構造上約90%の相同性をもつアロステリック型アイソザイムであるM2では、2価イオンであるマグネシウムイオンに対して、これまで知られているようにほぼ単純飽和型の速度論的性質を示したが、M1では、見かけの活性化定数K=0.5〜1.0mMをもった、弱いジグモイド状の応答を示した。このことから、M1にはアロステリック型M2では見られない、アグネシウム依存的はサブユニットの協同的な構造変化があると考えられた。すなわち、アロステリック型アイソザイムでは、基質であるホスホエノールピルビン酸(PEP)や活性化エフェクターであるフルクトース1,6二リン酸(FBP)によって不活性型から活性型へと協同的なコンフォメーション変化が起きるが、マグネシウム濃度の変化ではそのような変化は起きないことがわかった。これと対照的に、M1は常に活性型コンフォメーションであるために、PEPやFBPによる活性化という現象は観察されないが、マグネシウム濃度の低下により不活性型コンフォメーションに変化し、この2価イオン濃度の上昇とともに協同的に活性型へと変化することが示唆された。十分な濃度(5mM以上)のFBPを共存させておくと、先述したようなジグモイド状の応答、すなわち協向性が認められないことからも、これまでnativeに活性型と考えられていたM1アイソザイムはマグネシウムイオンによって速度論的な性質が変化し、活性が調節されるものと考えられた。

研究成果

• [文献書誌] Matsuki S, Iuchi Y, Ikeda Y, Sasagawa I, Tomita Y, Fujii J.: "Suppression of cytochrome c release and apoptosis in testes with heat stress by minocycline"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 312. 843-849 (2003)
• [文献書誌] Niida S, Kawahara M, Ishizuka Y, Ikeda Y, Kondo T, Hibi T, Suzuki Y, Ikeda K, Taniguchi N.: "Gamma-glutamyltranspeptidase stimulates receptor activator of nuclear factor-kappaB ligand expression independent of its enzymatic activity and serves as a pathological bone-resorbing factor"J.Biol.Chem.. 279. 5752-5756 (2004)
• [文献書誌] Otsu K, Ikeda Y, Fujii J: "Accumulation of manganese superoxide dismutase under metal-depleted conditions : Proposed role for zinc ions in cellular redox balance"Biochem.J.. 377. 241-248 (2004)
• [文献書誌] Gu J, Zhao Y, Isaji T, Shibukawa Y, Ihara H, Takahashi M, Ikeda Y, Miyoshi E, Honke K, Taniguchi N.: "Betal, 4-N-Acetylglucosaminyltransferase III down-regulates neurite outgrowth induced by costimulation of epidermal growth factor and integrins through the Ras/ERK signaling pathway in PC12 cells"Glycobiology. 14. 177-186 (2004)