Elucidation of structures and functions of metabolic enzymes of lysine and related compounds and their molecular evolution

阐明赖氨酸代谢酶及相关化合物的结构和功能及其分子进化

• 批准号: 17H01465
• 负责人: 西山 真
• 金额: $ 27.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-01 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17H01465/
• 关键词: 微生物; 構造生物学; 分子進化; リジン; アルギニン; ロイシン; クエン酸回路; キャリアタンパク質

我々は、T. thermophilus、Sulfolobus、Thermococcusにおいて、アミノ基を認識し結合する新奇なキャリアタンパク質（アミノ基キャリアタンパク質；AmCP）を介するリジン・アルギニン生合成を見出してきた。本研究では、リジン・アルギニン生合成において鍵となる個々の酵素のAmCP複合体の構造解析をおこなう。さらに、この生合成においては、各酵素とAmCPが超酵素複合体（メタボロン）を形成している可能性が示唆されており、その実体の解析を行う。さらにはリジン生合成とロイシン生合成やクエン酸回路を構成する酵素群の構造生物学、タンパク質工学などを通じて、生物が進化の過程でどのように基質特異性を獲得してきたかを原子レベルで明らかにすることを目的とする。Sulfolobusにおいては、リジンとアルギニンがbi-functionalな酵素で生合成されることから、これらのアミノ酸による複雑な転写調節ネットワークが存在することが示唆される。そこでその機構を解明する。また、本研究の前段階において、転写因子が直接酵素に相互作用することで酵素活性を調節する可能性が見出されてきたことから、その機構を解明することも本研究の目的の一つである。これらの統合的な解析により、Sulfolobusにおいて新たに見つかったリジン・アルギニン生合成系の全貌の解明を目指すこととする。これらの目的のために、既に若干の消耗品を購入した。さらに、研究成果を発表すると同時に生合成に関する最先端の情報を得るために国際シンポジウムに出席し、情報交換を行った。しかしながら、基盤研究(S)が採択されたため、本研究を廃止することとなった。

我们发现赖氨酸/精氨酸生物合成是由一种新型载体蛋白（氨基载体蛋白；AmCP）介导的，该蛋白识别并结合嗜热链球菌、硫化叶菌和热球菌中的氨基。在这项研究中，我们将分析赖氨酸-精氨酸生物合成中关键的单个酶的 AmCP 复合物的结构。此外，在该生物合成中，有人提出每种酶和AmCP可能形成超酶复合物（代谢物），我们将分析该实体。此外，通过赖氨酸生物合成和亮氨酸生物合成、构成柠檬酸循环的酶的结构生物学以及蛋白质工程，我们将在原子水平上阐明生物体在进化过程中如何获得底物特异性。在硫化叶菌中，赖氨酸和精氨酸由双功能酶生物合成，表明存在涉及这些氨基酸的复杂转录调控网络。因此，我们将阐明其机制。此外，在本研究的前期阶段，发现转录因子可能通过与酶直接相互作用来调节酶活性，而本研究的目的之一就是阐明这一机制。通过这些综合分析，我们的目标是阐明硫化叶菌中新发现的赖氨酸-精氨酸生物合成系统的全貌。我已经购买了一些用于这些目的的消耗品。此外，他们在展示研究成果的同时，还参加了国际研讨会并进行信息交流，以获得生物合成领域的前沿信息。然而，由于基础研究（S）被采纳，这项研究被终止。

项目成果

Secondary metabolite biosynthesis mediated by amino-group carrier protein in Streptomycin

链霉素氨基载体蛋白介导的次级代谢产物生物合成

• 发表时间: 2017
• 作者: 澤本和延;松本真実;澤田雅人;金子奈穂子;大野伸彦;Makoto Nishiyama
• 通讯作者: Makoto Nishiyama