酵母のグリオキサラーゼI遺伝子の分子進化とストレス応答機構の解析

酵母乙二醛酶I基因分子进化及逆境响应机制分析

基本信息

批准号：
09760084
负责人：
井上善晴
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

各生物のグリオキサラーゼIのアミノ酸配列の比較から、グリオキサラーゼIは各生物種間で保存された5つの領域(region I〜V)から成ることを見いだした。酵母(Saccharomyces cerevisiae)のグリオキサラーゼIはN末端半分子に存在するregion I〜Vと、C末端側に更にもう1セットの領域(region I'〜V')が存在することを明らかにした。これらのことから、酵母のグリオキサラーゼIは、遺伝子重複により分子進化したものと推測した。そこでこのことを明らかにする目的で、C末端側半分子に存在するregionI'〜V'を種々欠失させたdeletion mutantを作成し、グリオキサラーゼI遺伝子を破壊株したS.cerevisiae中で発現させることにより解析をおこなった。その結果、regionI'〜V'を完全に消失させた変異型酵素(すなわちregionI〜Vのみを持つ)では酵素活性が検出されなかった。更に、C末端半分子中のregionV'のみを欠失させただけでも活性を消失してしまうことから、酵母のグリオキサラーゼIのC末端半分子は酵素活性の発現、あるいは酵素分子の構造維持に必須であると考えられた。そこで、コンピュータを用いたグリオキサラーゼIの3次構造のモデリングを行った。ヒトのグリオキサラーゼIは既に3次構造が解かれているので、それをモデルとして酵母のグリオキサラーゼIのN末端半分子、並びにC末端半分子のモデリングを試みたところ、両者は極めてよく似た構造を持ち、更にそれらはヒトの酵素のサブユニット構造ともよく一致した、これらのことから、酵母のグリオキサラーゼIは遺伝子重複により分子進化し、C末端半分子は酵素分子の全体構造の維持に重要であることを明らかにした。

在每个生物体中乙二醛酶I的氨基酸序列的比较发现，乙二醇酶I由每个生物之间的五个保守区域（I-V区域）组成。据表明，酵母菌（酿酒酵母）的乙二醇酶I存在于N端的一半中，而C末端则存在另一组区域（区域I'-V'）。从这些发现，可以推测酵母乙二醇酶I因基因复制而被分子进化。为了澄清这一点，我们创建了一个缺失突变体，其中删除了C末端一半中存在的各个区域的缺失，并通过表达在酿酒酵母中的糖氧化酶I基因的分析，该基因已被破坏。结果，未检测到完全消除I'-V'区域的突变酶（即仅IE-V区域I-V）。此外，人们认为，酵母乙二醇酶I的C末端一半对于表达酶活性或维持酶分子的结构至关重要，因为即使仅删除了C-末端的'，即使只有cyarev'被删除，该活性也会丢失。因此，我们对乙二醛酶的第三级结构进行了基于计算机的建模。由于已经解决了人糖酶I的第三级结构，因此我们尝试使用该模型来建模酵母乙二醇酶I和C端的N末端半末端，并且在我们将其用作模型时，我们发现了与人类非常相似的结构相似的结构。从这些结果中，我们发现酵母乙二醛酶I因基因复制而进化了分子，并且C末端对于维持酶分子的整体结构很重要。