クラス2アミノアシル-tRNA合成酵素の反応機構の解明と基質認識の改変

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12760055
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 滝田 禎亮 京都大学, 農学研究科, 助手 (70263126)
• Keywords: アミノアシル-tRNA合成酵素 / リジル-tRNA合成酵素 / Bacillus stearothermophilus / 蛍光 / 吸光

Research Abstract

申請者は、Bacillus stearothermophilusのリジル-tRNA合成酵素(B. s. LysRS)のアミノ酸活性化反応は、L-リジン(L-Lys)が先に結合するsequential ordered機構であることを明らかにした。これまでに、(1)アミノ酸活性化反応の際に観測される蛍光変化はTrp314に起因すること、(2)L-Lys結合部位に存在するTyr271の環境が、L-Lysの結合の際に変化し、(a)280-290nm付近に特徴的なUV吸収差スペクトルを示すこと、(b)蛍光(λex=280nm,λem=310nm)が増加することを明らかにした。酵素活性測定からは、Tyr271は、反応の第1段階のL-Lys結合にのみ寄与することが明らかになった。一方、E. coliの2種のLysRS(UとS)のX-線結晶構造解析の結果は、Tyr271に対応する残基Tyr280は、LysRS(U)ではα-アミノ基、LysRS(S)ではε-アミノ基と相互作用することが報告されでいる。そこで今回、L-LysアナログとW314F/W332Fを用いたUV吸収差スペクトルの測定により、Tyr271がどちらのアミノ基の認識に関与するのか調べた。L-Lysとの結合により284nmと287nmに負の、270nmに正のUV吸収差スペクトルが観察された。270nmのピークは、L-Lys結合によりPhe残基の環境が変化することを示した。L-Lysと同様なUV吸収差スペクトルが、SAEC、L-Orn、D-Lys、Cadでも観測された。一方、6-AHAでは、これらと逆の差スペクトルが観測された。また、Gly、L-Norでは、有意な差スペクトルは観察されなかった。これらの結果は、Tyr271由来のUV吸収差スペクトルには、L-Lysのε-ブミノ基との相互作用が必須であることを示唆していた。これらは、Tyr271が本酵素とL-Lysの結合の際にアミノ酸側鎖の認識において重要な役割を果たしていることを示し、B.s.LysRSの基質認識機構改変の重要な足がかりとなる可能性を示していた。略語:6-AHA,6-aminohexanoic acid ; Cad, cadaverine ; Gly, glycine, L-Nor, L-norleucine ; L-Orn, L-ornithine ; SAEC, S-(2-aminoethyl)-L-Cys

Research Products

• [Publications] 滝田禎亮, 外村辨一郎, 井上國世: "B. stearothermophilus由来リジルtRNA合成酵素(LRS)の基質L-Lysのα-カルボキシル基認識に関与するアミノ酸残基の役割"日本農芸化学会誌. 75巻・臨時増刊号. 179 (2001)
• [Publications] 滝田禎亮, 井上國世: "B. stearothermophilus由来リジルtRNA合成酵素のL-リジン結合部位に存在するTyr271の解析"生化学. 73巻・8号. 860 (2001)
• [Publications] 滝田禎亮, 井上國世: "B. stearothermophilus由来リジルtRNA合成酵素のL-リジン結合部位に存在するTyr271の役割"日本蛋白質科学会要旨集. 1巻. 350 (2001)
• [Publications] 滝田禎亮, 井上國世: "アミノアシル-tRNA合成酵素の進化。アンチコドンを認識するドメインの酵素活性発現における役割"化学と生物. 39巻・9号. 566-567 (2001)