高等植物グルタミン合成酵素の構築原理と基質認識機構の構造生物学研究

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21570111
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 山梨大学
• 研究代表者: 楠木 正巳 山梨大学, 大学院・医学工学総合研究部, 教授 (90135749)
• 連携研究者: 長谷 俊治 大阪大学, たんぱく質研究所, 教授 (00127276)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 窒素同化 / 構造生物学 / 結晶構造 / グルタミン合成酵素 / 植物生理 / X線 / 酵素反応 / 活性部位

研究概要

この研究ではトウモロコシグルタミン合成酵素のイソ酵素GS1aを用いた。5量体の会合領域のアミノ酸残基のミュータントを作成し,相互作用を調べた。Phe150近傍の残基を網羅的に選びAla置換体を作製して,リング間結合部から基質Gluの活性中心への入り口にまたがる領域に、Kmが増大する変異残基が集中していることがわかった。活性部位からはなれた遠位領域上のG241AとW243Aのそれぞれの結晶化を行い,分解能2. 10Å、2. 80Åの回折データが得られた。結晶解析から基質親和性に関与する構造要因が活性中心とは別にリング相互作用残基付近にも存在することがわかった。

研究成果

• [学会発表] トウモロコシ由来グルタミン合成酵素GS1aとGS1d活性の変化の構造学的研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 尾崎健・中川敦史・長谷俊治・小林大千・楠木正巳
  • 学会等名: 日本結晶学会年会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 20111124-25
• [学会発表] Distant residues of maize glutamine synthetase affecting substrate affinity (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Kusunoki, T. Ozaki, A. Nakagawa, T. Hase
  • 学会等名: 国際結晶学会
  • 発表場所: マドリード,スペイン
  • 年月日: 2011-08-27
• [学会発表] トウモロコシ由来グルタミン合成酵素GS1aの変異体G241AとW243Aの結晶構造解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 尾崎健・中川敦司・長谷俊治・楠木正巳
  • 学会等名: 日本結晶学会
  • 発表場所: 大阪大学コンベンションセンター
  • 年月日: 20101204-05
• [学会発表] Mutational study of maize glutamine synthetase(GS1a): Identification of two distinct sites necessary for high affinity for glutamate (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Ozaki, M. Yamada, G. Estivill, A. J. Marquez, A. Nakagawa, M. Kusunoki and T. Hase
  • 学会等名: International Symposium on the Nitrogen Nutrition of Plants
  • 発表場所: 犬山
  • 年月日: 20100626-30
• [学会発表] 植物グルタミン合成酵素の基質認識機構の研究:グルタミン酸への親和性を決定する活性中心遠位領域の同定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 尾崎健・楠木正巳・高木淳一・中川敦司・長谷俊治
  • 学会等名: 日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 20091021-24
• [備考]
  • URL: http://www.ab11.yamanashi.ac.jp/ABF/No2/Kusu_Lab/research.html