タンパク質修飾酵素PAD4の構造生物学的研究

蛋白质修饰酶PAD4的结构生物学研究

• 批准号: 05J03483
• 负责人: 有田 恭平
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyoto University (2006)Yokohama City University (2005)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J03483/
• 关键词: 構造生物学; シトルリン; 脱イミノ化; カルシウムイオン; 慢性関節リウマチ; ヒストン修飾; PAD4; シトルリン化

タンパク質の翻訳後修飾は細胞内の様々な機能の制御を行っている重要な生体内現象である。その中でも近年、Peptidylarginine deiminase 4 (PAD4)によるタンパク質のシトルリン化に注目が集まっている。PAD4はCa^<2+>依存的にタンパク質中のアルギニン残基を脱イミノ化して、シトルリン残基を産出する反応を触媒するタンパク質修飾酵素である。PAD4はヒストン修飾による遺伝子発現の制御、および慢性関節リウマチの発症との関連が示唆されており、近年その生理機能に注目が集まっている。これまでに、Ca^<2+>によるPAD4の新規の活性制御機構を明らかにし、さらにヒストンN末端の領域のペプチドとの複合体結晶構造解析から詳細な基質認識機構の解明をおこなった。本年度は、RAの新規薬剤設計における構造学的基盤を構築するために、PAD4とその活性阻害剤であるN-α-benzoyl-N5-(2-fluoro-1-iminoethyl)-L-ornithine amide (F3-amidine)との複合体結晶構造解析を行った。PAD4はRAの原因遺伝子であり、その活性阻害剤がRAの根本的な治療薬になると考えられている。共同研究者であるUniversity of South CarolinaのPaul Thompson氏から供与されたF3-amidineを用いてPAD4との複合体構造解析に成功し、F3-amidineが不可逆的にPAD4の活性残基であるCys645に結合し求核攻撃を阻害するという、PAD4の活性阻害機構を明らかにした。その成果は『Biochemistry』誌に掲載された。本研究により、今後この阻害剤をプローブとしたPAD4の細胞生物学的な研究の発展、およびより高選択、高活性なRAの新規薬剤開発の発展が見込まれる。

蛋白质的翻译后修饰是一个重要的体内现象，可调节细胞内各种功能。其中，近年来，注意力集中在肽基金蛋白脱氨酸酶4（PAD4）上，将注意力集中在蛋白质形成上。 PAD4是一种蛋白质改良的酶，可催化反应，以Ca^<2+> - 依赖性方式脱离蛋白质中的精氨酸残基以产生瓜氨酸残基。已建议PAD4与组蛋白的修饰和类风湿关节炎的发展有关，其生理功能引起了人们的注意。到目前为止，我们已经揭示了一种通过Ca^<2+>控制PAD4活性的新型机制，此外，我们通过分析组蛋白N末端区域的肽的络合物的晶体结构来研究了详细的底物识别机制。在今年，我们对PAD4及其活性抑制剂的络合物进行了晶体结构分析，N-α-苯甲酰n5-（2-氟-1-氨基氨基乙基）-L-雌氨酸酰胺（F3-酰胺）为RA设计新药的结构基础。 PAD4是RA的致病基因，其活性抑制剂被认为是RA的基本治疗剂。我们使用South Carolina大学的Paul Thompson（合作研究人员的Paul Thompson提供）成功地分析了与PAD4的复杂结构，并揭示了抑制PAD4活性的机制，抑制PAD4活性的机制，其中F3-胺不可逆地与CYS645结合，与PAD4的活性残留物结合，并抑制了核细胞攻击。结果发表在生物化学杂志上。预计，该研究将在PAD4的细胞生物学研究中进一步进步，使用该抑制剂作为探针，并开发新的药物以进行更高的选择和高度活跃的RA。

项目成果

Structural and biochemical characterization of a cyanobacterium circadian clock-modifier protein

• DOI: 10.1074/jbc.m608148200
• 发表时间: 2007-01-12
• 期刊: JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY
• 影响因子: 4.8
• 作者: Arita, Kyouhei;Hashimoto, Hiroshi;Shimizu, Toshiyuki
• 通讯作者: Shimizu, Toshiyuki

Structural basis for histone N-terminal recognition by human peptidylarginine deiminase 4

• DOI: 10.1073/pnas.0509639103
• 发表时间: 2006-04-04
• 期刊: PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
• 影响因子: 11.1
• 作者: Arita, K;Shimizu, T;Sato, M
• 通讯作者: Sato, M

ヒストン修飾酵素Peptidylarginine deiminase 4 (PAD4)の活性化とヒストン認識

组蛋白修饰酶肽基精氨酸脱亚胺酶 4 (PAD4) 的激活和组蛋白识别

• 发表时间: 2006
• 期刊: Photon Factory News 24
• 作者: 有田恭平;清水敏之;橋本博;佐藤衛
• 通讯作者: 佐藤衛

カルシウム結合によって活性されるヒストン修飾酵素PAD4の構造科学的基盤

PAD4（一种由钙结合激活的组蛋白修饰酶）的结构科学基础

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本結晶学会誌 47
• 作者: 有田 恭平;佐藤 衛
• 通讯作者: 佐藤 衛