ブックタイトル日本結晶学会誌Vol58No5

概要

日本結晶学会誌Vol58No5

郷田秀一郎，櫻庭春彦，大島敏久表3HseDHの反応速度定数（50℃にて測定）．（Kineticparameters of wild type HseDH and K57A mutant forNAD and NADP.）NADVmax（μmol/min/mg）Km（mM）に結合したまま，精製段階を通じて保持されたものと考えられる．補酵素結合部位は，従来のNADP依存性酵素によく見られる特徴を備えており，NADPHのアデニンリボースリン酸基と酵素の間に複数の相互作用が観察された．にもかかわらず，NADPは補酵素としてではなく，阻害剤として働くのである．興味深いことに，この相互作用に関係するアミノ酸残基の内，Lys57をアラニンに変異させたK57Aを作製したところ，変異酵素はNADPに対して高い反応性を獲得した（表3）．K57Aの構造解析を行った結果，NADPHと酵素間の相互作用の減少が確認された．これらの結果は，NADPの強力な結合がNAD（P）依存性脱水素酵素の触媒活性にとって妨げとなる可能性を示している．これは脱水素酵素の補酵素特異性を決定する新しいメカニズムの存在を示唆するものと考えている．高温条件下，超好熱菌の菌体内で，本酵素反応のターンオーバーはどのようになっているのか，NADPがデッドエンド阻害剤のように機能しているのかなど，上記結果の生理的な意義の解明は今後の課題となる．しかし，本酵素とNADPHの結合が非常に強力であり，基質やNADを添加しても容易に解離しない点を考えると，活性が低いまたは不活性な脱水素酵素リコンビナントが得られた場合，その不活性に内因性NADP（H）が関係するかもしれないことは，考慮すべき点と思われる．これが超好熱菌酵素のリコンビナントに特異的な現象であるかは不明であるが，ごく最近，超好熱菌由来グリセロール-1-リン酸脱水素酵素でも類似の現象が見つかっている．16）本酵素はHseDHとは少し異なる補酵素結合様式をもっており，NAD/NADP特異性の決定メカニズムに多くのバリエーションが存在するようで興味深い．文献NADPVmax（μmol/min/mg）Km（mM）野生型114±7.60.32±0.040－K57A78.6±0.30.05±0.0143.3±0.30.06±0.011）T. Ohshima and K. Soda: Trends Biotechnol. 7, 210（1989）．2）T. Ohshima and K. Soda: Stereoselective Biocatalysis（R. N. Pateled.）, p.877, Marcel Dekker Inc., New York（2000）．3）J. DiRuggiero and F. T. Robb: Appl. Environ. Microbiol. 61, 159（1995）．4）R.N. Abd Rahman, S. Fujiwara, M. Takagi, S. Kanaya and T.Imanaka: Biochem. Biophys. Res.commun. 241, 646（1997）．5）N. Izumikawa, K. Shiraki, S. Nishikori, S. Fujiwara, T. Imanaka andM. Takagi: J. Biosci. Bioen. 97, 305（2004）．6）S. Wang, Y. Feng, Z. Zhang, B. Zheng, N. Li, S. Cao, I. Matsui andY. Kosugi: Arch. Biochem. Biophys. 411, 56（2003）．7）T. Ohshima and C. Kujo: Appl. Environ. Microbiol. 64, 2152（1998）．8）S. Goda, M. Kojima, Y. Nishikawa, C. Kujo, R. Kawakami, S.Kuramitsu, H. Sakuraba, Y. Hiragi and T. Ohshima: Biochemistry44, 15304（2005）．9）V. Schultes and R. Jaenicke: FEBS Lett. 290, 235（1991）．10）M. A. Siddiqui, S. Fujiwara, M. Takagi and T. Imanaka: FEBS Lett.434, 372（1998）．11）T. Yamamoto, K. Shiraki, S. Fujiwara M. Takagi, K. Fukui and T.Imanaka: Biochem. Biophys. Res.commun. 365, 57（1999）．12）N. Pelletier, G. Leroy, M. Guiral, M.T. Guidici-Orticoni and C.Aubert: Extremophiles 12, 205（2008）．13）M. W. Bhuiya, H. Sakuraba, T. Ohshima, T. Imagawa, N. Katunumaand H. Tsuge: J. Mol. Biol. 345, 325（2005）．14）D. I. Svergun: Biophys. J. 76, 2879（1999）．15）J. Hayashi, S. Inoue, K. Kim, K. Yoneda, Y. Kawarabayasi, T.Ohshima and H. Sakuraba: Sci. Rep. 5, 11674（2015）．16）J. Hayashi, K. Yamamoto, K. Yoneda, T. Ohshima and H. Sakuraba:Proteins（2016）in press. DOI:10.1002/prot.25161．プロフィール郷田秀一郎Shuichiro GODA長崎大学大学院工学研究科総合工学専攻Department of Advanced Engineering, GraduateSchool of Engineering, Nagasaki University〒852-8521長崎県長崎市文教町1-141-14 Bunkyo-machi, Nagasaki 852-8521, Japane-mail: sgoda@nagasaki-u.ac.jp最終学歴：大阪大学大学院理学研究科生物科学専攻博士後期課程修了専門分野：タンパク質科学現在の研究テーマ：孔形成毒素の立体構造変化の解明趣味：サッカー観戦櫻庭春彦Haruhiko SAKURABA香川大学農学部応用生物科学科Department of Applied Biological Science, Faculty ofAgriculture, Kagawa University〒761-0795香川県木田郡三木町池戸23932393 Ikenobe, Miki-cho, Kita-gun, Kagawa 761-0795, Japane-mail: sakuraba@ag.kagawa-u.ac.jp最終学歴：大阪府立大学農学研究科博士後期課程中退専門分野：応用酵素化学・構造生物学現在の研究テーマ：極限環境微生物由来の酵素の構造解析趣味：山歩き大島敏久Toshihisa OHSHIMA大阪工業大学工学部生命工学科Department of Biomedical Engineering, Faculty ofEngineering, Osaka Institute of Technology〒535-8585大阪市旭区大宮5-16-15-16-1 Omiya, Asahiku, Osaka 535-8585, Japane-mail: toshihisa.oshima@oit.ac.jp最終学歴：京都大学大学院農学研究科博士課程中退専門分野：微生物酵素学，酵素工学現在の研究テーマ：極限酵素の機能と構造解析と応用，D-アミノ酸の機能解析趣味：野菜栽培，ドライブ220日本結晶学会誌第58巻第5号（2016）