必須微量元素セレン特異的原子認識機構とセレンタンパク質生合成装置の解明

必需微量元素硒特异性原子识别机制及硒蛋白生物合成装置的阐明

基本信息

批准号：
18780073
负责人：
三原久明
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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

大腸菌セレノリン酸合成酵素SelDの部位特異的変異解析を行い、バクテリアSelD間で高度に保存されているシステイン残基Cysl7が本酵素活性に必須であることを明らかにした。また、本酵素の触媒反応において、L-セレノシステインと大腸菌システインデスルフラーゼIscSをセレニド供給基質として用いた場合にもセレノリン酸が効率よく生成されることを見いだした。さらに、IscSはSelDとタンパク質間相互作用することを示す結果を得た。以上のことから、IscSの活性中心システイン残基上に生じるペルセレニドのセレンか、タンパク質間相互作用を介してSelDの活性中心へと転移されることが示唆された。また、アーキアのセレノシステイルtRNA^<Sec>生合成においては、ο-ホスホセリルtRNA^<Sec>キナーゼ(MJPSTK)によるセリルtRNA^<Sec>からのο-ホスホセリルtRNA^<Sec>合成過程が必須であると考えられていた。しかし、メタン生成好熱性アーキアMethanocaldococcus jannaschii由来のSelD、MJPSTK、セレノリン酸合成酵素(MJSecS)のin vitro解析を行った結果、MJPSTKとSelD依存的な経路とMJSecSとSelD依存的な経路の二つの独立した経路によりセレノシステイルtRNA^<Sec>が生成されることを見いだした。さらに、哺乳類に存在する二つのセレノリン酸合成酵素ホモログSPS1とSPS2の機能を検討した。RNA干渉法によってSPS2を抑制したマウス肝由来Hepa1-6細胞においては、セレンタンパク質生合成量の減少が認められたが、SPS1を抑制した場合、影響は見られなかった。また、これらのセレノリン酸合成酵素活性について詳細に検討した結果、SPS2の活性中心残基であるセレノシステインをシステインで置換した変異型酵素SPS2Cysはセレノリン酸合成酵素活性を示すが、SPS1は活性を示さないことが明らかとなった。

对大肠杆菌硒磷酸合酶SelD的定点突变分析表明，在细菌SelD中高度保守的半胱氨酸残基Cysl7对该酶的活性至关重要。我们还发现，当使用L-硒代半胱氨酸和大肠杆菌半胱氨酸脱硫酶IscS作为硒化物供应底物时，该酶的催化反应中有效地产生了硒代磷酸。此外，我们获得的结果表明 IscS 与 SelD 相互作用。这些结果表明，IscS活性中心的半胱氨酸残基上生成的过硒化物的硒通过蛋白质-蛋白质相互作用转移到SelD的活性中心。此外，通过 ο-磷酸丝氨酰 tRNA^<Sec> 激酶（MJPSTK）从丝氨酰 tRNA^<Sec> 合成 ο-磷酸丝氨酰 tRNA^<Sec> 的过程对于硒代半胱氨酸 tRNA^<Sec> 的生物合成至关重要。人们认为是古菌。然而，对来自产甲烷嗜热古菌詹纳斯基甲烷球菌的 SelD、MJPSTK 和硒磷酸合酶 (MJSecS) 进行体外分析的结果是，发现了两条独立的途径，一条依赖于 MJPSTK 和 SelD，另一条依赖于 MJSecS 和 SelD。我们发现硒囊尾tRNA^<Sec>是由该途径产生的。此外，我们研究了两种哺乳动物硒磷酸合酶同源物 SPS1 和 SPS2 的功能。在通过RNA干扰抑制SPS2的小鼠肝脏来源的Hepa1-6细胞中，观察到硒蛋白生物合成量减少，但当SPS1被抑制时没有观察到影响。此外，通过对这些硒磷酸合酶活性的详细研究，我们发现突变酶SPS2Cys（其中SPS2的活性中心残基硒代半胱氨酸被半胱氨酸取代）表现出硒磷酸合酶活性，而SPS1则没有。很明显，没有。