Escherichia coli の IspH タンパク質: 鉄硫黄クラスターの実装と触媒に関する研究
Tobias Gräwert1, Johannes Kaiser, Ferdinand Zepeck
1Contribution from the Lehrstuhl für Organische Chemie und Biochemie, Technische Universität München, Lichtenbergstrasse 4, D-85747 Garching, Germany.
Journal of the American Chemical Society
|October 8, 2004
まとめ
鉄硫黄クラスター遺伝子の過剰発現は,イソプレノイド生物合成に不可欠なEscherichia coli IspH酵素の活性を著しく高めました. この強化には特定のフラボドキシン濃度が必要であり,IspHタンパク質内の重要な [3Fe-4S](+) クラスタを明らかにした.
科学分野:
- バイオケミストリー バイオケミストリー
- 分子生物学は分子生物学である.
- 微生物学 微生物学とは
背景:
- 非メバロナート経路は,Escherichia coliを含む多くの生物体におけるイソプレノイド生物合成に不可欠である.
- IspH酵素は,この経路の重要なステップを触媒化し,1-hydroxy-2-methyl-2-(E) -butenyl diphosphate を isopentenyl diphosphate (IPP) と dimethylallyl diphosphate (DMAPP) に変換する.
研究 の 目的:
- エシェリキア・コライ菌からのIspH酵素の触媒活性を増強する.
- IspH機能における鉄硫黄クラスターと特定のシステイン残留物の役割を調査する.
主な方法:
- ispH.を発現する人工Escherichia coli菌株におけるiscオペロン (鉄と硫黄のクラスター組) の過剰発現.
- IspHタンパク質の無酸素浄化.
- 酵素活性測定は,フラボドキシンとフラボドキシン還元酵素の濃度が異なる.
- 電子パラマグネティック共振 (EPR) スペクトロスコピーと光学吸収は,鉄硫黄のクラスタを特徴付けるためのものです.
- 保存されたシステイン残留物のサイト指向型変異.
主要な成果:
- イスクオペロンの過剰発現は,IspHの触媒活性を少なくとも200倍増加させた.
- 必要な最大活性度は40μMのフラボドキシンと12μMのフラボドキシン還元酵素である.
- EPRと光学吸収は,IspHタンパク質に [3Fe-4S](+) クラスタがあることを確認しました.
- 保存された3つのシステイン残留物 (位置12,96および197) のいずれかの変異は,触媒活性を大幅に低下させ (70,000倍以上) ました.
結論:
- 鉄硫黄クラスター組立機械は,IspH酵素の活性を大幅に高めます.
- 保存されたシステイン残留物によって調整されるA [3Fe-4S](+) クラスタは,イソプレノイド生物合成におけるIspH触媒機能に不可欠である.
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