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鉄硫黄(Fe-S)タンパク質は、コファクターとしてFe-Sクラスターを持つタンパク質の総称である。Fe-Sクラスターの構造は[2Fe-2S]、[4Fe-4Slまたは[3Fe-4S]と単純だが、その生合成は実に複雑な生化学反応であり、細胞内では複数の成分から構成されるマシナリーがこれを担っている。本研究ではSCマシナリーの作動機構の解明を目的として、鍵となるクラスター中間体形成部位、lscUタンパク質の構造-機能相関について研究を進め以下の成果を得た。
近年、われわれが決定したポロ型IscUの結晶構造では、三量体の中に[2Fe-2S]クラスターが一つだけ含まれる、独特な非対称性が明らかになった。本年度は、このユニークな結晶構造に基づいて、Fe-Sクラスターの近傍領域、または三量体の非対称な会合面に、系統的な部位特異的変異を導入することにより、ln vivo機能に必須なアミノ酸残基を特定することができた。それらの中で、クラスター近傍に位置するチロシン、リジン、アスパラギン酸は、クラスターの材料であるFe原子との相互作用部位と予想される。一方、意外なことに、クラスターの配位子である3残基のシステインと1残基のヒスチジンのうち、2残基をアラニンに置換してもなお、Fe-Sクラスターを保持することが観察された。クラスター配位に対する、この独特な柔軟性は、生合成過程におけるクラスターのdenovo形成、変換、移行という、IscUの分子機能に直結するものと考えられる。これら改変IscUの四次構造とクラスター配位子の同定が、次なる重要課題である。
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