Mechanism of biogenesis for built-in type quinone cofactor and application for composite-type catalytic antibody

内置型醌辅因子的生物发生机制及复合型催化抗体的应用

基本信息

  • 批准号:
    14560066
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.62万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2002 至 2004
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

To elucidate the biogenesis mechanism of built-in cofactors, the self-catalytic generation process of topaquinone cofactor (TPQ) was analyzed by frame-trapped X-ray crystallography, using copper-containing amine oxidase from Arthrobacter globiformis (AGAO). Then, X-ray structures of three intermediates during the TPQ biogenesis were determined, clearly showing the interactions with Cu^<2+> ion of precursor Tyr and its conformational charges during the biogenesis. Three tongued His residues coordinating Cu^<2+> ion were also substituted with Ala residue to clarify their roles on the TPQ biogenesis. The X-ray crystallographic and kinetic studies for these mutant enzymes demonstrate that precise position of Cu^<2+> ion is significantly important for the efficient TPQ biogenesis.To generate artificial quinone cofactor in the active site of AGAO, D298K mutant AGAO was prepared by site-directed mutagenesis. When D298K was activated by incubation with Cu^<2+> ion, a unique chromophore with λ_<***> of 450 nm, which is distinct from that of TPQ(λ_<***>=480 nm) in the wild type, was formed. By careful refinements in the X-ray crystallography of bolo D298K, it was found that C2 atom of TPQ ring is covalently bound to N_ε atom of Lys298 through imino double bond. Although the formation of lysine tyrosyl quinone would be expected, the identified quinone-like structure is a novel cofactor generated autocatalytically. Further, to produce a composite-type new quinone enzyme, Y382C mutant was produced. By incubating Y382C with mercaptophenol and Cu^<2+> ion, despite of undetectable UV/vis spectral changes, the low but apparent catalytic activity using phenethylamine was detected. Because no catalytic activity was detected in the absent of Cu^<2+>, it is possible that the biogenesis reaction forms any cofactor, resulting in the catalytic activity.
为了阐明内置辅因子的生物发生机制,使用框架捕获的X射线晶体学分析了甲喹酮辅因子(TPQ)的自催化生成过程,该过程使用含铜的球杆菌(Agao)中的含铜胺氧化物(AGAO)。然后,确定了TPQ生物发生过程中三个中间体的X射线结构,清楚地表明了与cu^<2+>离子的相互作用,在生物发生过程中与cu^<2+>离子的相互作用。三个舌,他的残留物协调的Cu^<2+>离子也受到ALA居住地,以阐明其在TPQ生物发生上的作用。这些突变酶的X射线晶体学和动力学研究表明,Cu^<2+>离子的精确位置对于有效的TPQ生物发生而言至关重要。在Agao中产生人造奎因酮辅助因子在AGAO的活性位置,由Site-Site d298K突变体Agao制备,由位置型突变进行制备。当D298K通过与Cu^<2+>离子孵育激活时,形成了一种与TPQ(λ_ <****> = 480 nm)在野生型中的独特发色团,与450 nm的λ_ <***>不同,在野生型中不同。通过在Bolo D298K的X射线晶体学中进行仔细的细化,发现TPQ环的C2原子通过免疫双键共价与Lys298的N_εAtom结合。尽管可以预期赖氨酸酪氨酸喹酮的形成,但鉴定出的喹酮样结构是一种新型的辅助因子产生的新型辅助因子。此外,为了产生复合型新奎因酶,生产了Y382C突变体。通过将Y382C与近载烯醇和Cu^<2+>离子一起孵育,尽管没有可检测到的UV/VIS光谱变化,则检测到使用苯乙烯乙胺的低但明显的催化活性。由于在没有Cu^<2+>的情况下未检测到催化活性,因此生物发生反应可能形成任何辅助因子,从而导致催化活性。

项目成果

期刊论文数量(52)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
M.Uchida, T.Okajima, 他4名: "Stereochemistry of 2-Phenylethylamine Oxidation Catalyzed by Bacterial Copper Amine Oxidase"Biosci.Biotechnol.Biochem.. 67・12. 2664-2667 (2003)
M.Uchida、T.Okajima 等 4 人:“细菌铜胺氧化酶催化的 2-苯乙胺氧化的立体化学”Biosci.Biotechnol.Biochem.. 67・12 (2003)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
ペプチド・ビルトイン型キノン補酵素の生成磯構
肽内置醌辅酶的生产结构
岡島俊英, 谷澤克行: "ペプチド・ビルトイン型キノン補酵素研究の新展開"蛋白質核酸酵素. 48. 740-746 (2003)
Toshihide Okajima、Katsuyuki Tanizawa:“肽和内置醌辅酶研究的新进展”蛋白质核酸酶 48. 740-746 (2003)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
タンパク質科学(後藤祐児・桑島邦博・谷澤克行編)
蛋白质科学(后藤雄二、桑岛邦宏、谷泽克之编)
  • DOI:
  • 发表时间:
    2005
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    岡島 俊英;谷澤 克行
  • 通讯作者:
    谷澤 克行
M.Kim et al.: "X-ray Snapshots of Quinone Cofactor Biogenesis in Bacterial Copper Amine Oxidase"Nature Struct.Biol.. 9・8. 591-596 (2002)
M.Kim 等:“细菌铜胺氧化酶中醌辅因子生物发生的 X 射线快照”Nature Struct.Biol.. 9・8 (2002)。
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