細菌の新規体腔依存高分子物質取り込み系ポンプの構造と機能

新型细菌体腔依赖性高分子物质摄取系统泵的结构与功能

• 批准号: 00J03619
• 负责人: 三島 由美子
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J03619/
• 关键词: スフィンゴモナス属細菌; ABCトランスポーター; アルギン酸結合タンパク質; X線結晶構造解析; 高分子糖質輸送

平成12年度より継続して、細菌Sphingomonas sp. A1株の高分子物質取り込み系ポンプにおけるペリプラズム局在性のアルギン酸結合タンパク質AlgQ1、AlgQ2の機能と構造の解析を行った。BIAcore、並びに紫外吸収差スペクトルの測定により、AlgQ1、AlgQ2の機能解析を行った結果、両タンパク質がアルギン酸をはじめとするゲラン、ペクチンなどのウロン酸含有多糖と特異的に結合することが明らかになった。AlgQ1、AlgQ2各々のapo型、ならびにholo型(アルギン酸分解物:4糖との複合体)の高次構造をX線結晶構造解析により決定した。本タンパク質は、基質結合タンパク質としては2例目となるカルシウムイオン含有タンパク質であった。Apo型のAlgQ1、AlgQ2は、2つのドメインが開いた構造(open form)であり、基質であるアルギン酸が結合するとドメインが接近し、閉じた構造(closed form)となる。Closed formはopen formに比べ、ドメイン間の角度が約37°(AlgQ1)、あるいは30°(AlgQ2)閉じており、ドメイン間の開閉によりアルギン酸を結合・解離させていると考えられる。AlgQ1、AlgQ2の立体構造は非常によく似ていたが、apo型のAlgQ1がAlgQ2に対し約7°ドメイン間が開いており、アルギン酸結合に関与するアミノ酸1残基が異なっていた。ドメインの開閉はドメイン間を繋ぐループの構造変化に依存する。ループの構造変化は、水1分子の出入によって制御されることを明らかにした。本タンパク質は酸性糖であるアルギン酸を基質とするため、結合には塩基性の残基が特に重要な役割を担っており、この点において既知の糖質結合タンパク質と異なっている。

从2000财年开始，在细菌鞘氨酸SP中的聚合物物质进口系统中的精氨酸键蛋白的功能和结构进行了。通过测量BIACORE和UV吸收光谱谱，ALGQ1和ALGQ2的功能分析表明，这两种蛋白质都特异性地结合了含硫酸的多糖，例如藻酸，果胶，果胶和其他多糖。通过X射线晶体结构分析确定Holo类型的AlgQ1，AlgQ2 APO类型和较高的Holo类型（藻酸溶液：4络合物）。该蛋白是含钙离子的蛋白，这是底物结合蛋白的第二种情况。 APO型AlgQ1和AlgQ2是一个具有两个域（开放形式）的结构（开放形式），当粘合底物藻酸时，该结构域接近，并且变成封闭的结构（封闭形式）。封闭形式的封闭形式大约37°（ALGQ1）或30°（Algq2），而不是开放形式，并且被认为是通过域之间的打开和闭合而被认为合并和溶解的。 ALGQ1和ALGQ2的三维结构非常相似，但是APO型ALGQ1在AlGQ2上的域约为7°域，并且参与藻酸键的氨基酸的残基是不同的。域的开口和关闭取决于连接域的环路中的结构变化。已经揭示了环路中的结构变化受一个水分子的进入和退出的控制。该蛋白使用酸性糖藻酸作为底物。

项目成果

Hashimoto Wataru: "Biopolymers"Wiley-VCH. 25 (2002)

桥本涉：“生物聚合物”Wiley-VCH。

Mishima Yumiko: "Crystal structure of AlgQ2, alginate-binding protein of Sphinogomonas sp. A1, complexed with an alginate tetrasaccharide at 1.6 Å Resolution"Journal of Biological Chemistry. (in press). (2003)

Yumiko Mishima：“AlgQ2（鞘氨醇单胞菌 A1 的藻酸盐结合蛋白，以 1.6 Å 分辨率与藻酸盐四糖复合）的晶体结构”《生物化学杂志》（2003 年出版）。

Momma Keiko: "Crystal structure of AlgQ2, a macromolecule (alginate)-binding protein of Sphingomonas sp. Al at 2.0 Å resolution"Journal of Molecular Biology. 316(5). 563-567 (2002)

Momma Keiko：“AlgQ2 的晶体结构，一种鞘氨醇单胞菌 Al 的大分子（藻酸盐）结合蛋白，分辨率为 2.0 Å”《分子生物学杂志》316(5) (2002)。