タンパク質ジスルフィド結合導入酵素における電子伝達制御機構

蛋白质二硫键引入酶中的电子传递控制机制

基本信息

批准号：
06J03077
负责人：
高橋洋平
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 JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

タンパク質にジスルフィド架橋を導入する仕組みについて、化学機構とその立体構造にもとづく作動原理を解明した。ジスルフィド結合形成が、細胞で効率よく起こるためには特異的な装置による助けが必要である。大腸菌のDsbAは、直接基質タンパク質のシステインペアを酸化する可溶性ペリプラズム酵素である。我々は以前に、呼吸鎖成分がDsbB機能に必須であることを発見し、BardwellらはユビキノンがDsbBを直接活性化することを示した。我々はキノンはDsbBのCys41-Cys44ペアを特異的に強く酸化すること、DsbBに結合したキノンが電子状態の遷移をおこし、ピンク色(λmax=500nm、ユビキノンの場合)あるいはすみれ色(λmax=550nm、メナキノンの場合)に発色することを発見した。この現象は、DsbBによるDsbA酸化反応中に一過的にみられ、Cys44が還元・チオレート状態となることが原因である。理論化学シミュレーションの結果、Cys44チオレートとユビキノンが電荷移動錯体を形成し、DsbBのArg48の正電荷によって安定化されていることが示され、さらにCys44とユビキノン間に共有結合・付加生成物が生じることも予測された。結晶構造解析により、Cys41,Cys44,Arg48の近傍にユビキノンのキノン環が配置された「ジスルフィド結合創生の反応中心」を同定した。Cys44-キノン電荷移動錯体・付加生成物がCys41による求核攻撃を誘起することによって、Cys41-Cys44ジスルフィド結合が創生されるとの化学メカニズムが強く示唆される。

已经阐明了将二硫键引入蛋白质的机制，并且基于化学机制及其三维结构的工作原理。二硫键形成需要特定装置以有效的细胞活性。大肠杆菌中的DSBA是一种可溶性的周质酶，可直接氧化底物蛋白的半胱氨酸对。我们先前发现呼吸链成分对于DSBB功能至关重要，Bardwell等人。已经表明泛氨酮直接激活DSBB。我们发现，喹酮特异性地氧化了Cys41-Cys44对DSBB，并且与DSBB结合的喹酮会导致电子状态的过渡，并形成粉红色（λmax= 500nm，对于泛氨基酮）或紫罗兰（λmax= 550nm = 550nm for Menaquinone）。这种现象是在DSBB的DSBA氧化反应期间暂时发生的，导致Cys44进入降低的硫醇酸盐。理论化学模拟表明，Cys44硫醇和泛氨酸酮形成电荷转移复合物，并通过DSBB中ARG48的正电荷稳定，并且还预测了共价键和加法发生在Cys44和泛氨基酮之间。晶体结构分析确定了一个“二硫键产生的反应中心”，其中将泛氨基酮的喹酮环放置在Cys41，Cys44和Arg48附近。这强烈表明一种化学机制，即Cys41-Cys44二硫键是通过诱导cys41诱导亲核攻击而产生的。