ほぼ同位体性の光敏感性アミド・バックボーン置換により,リボヌクレアースの酵素活性が切り替わります

科学分野:

• バイオケミストリー バイオケミストリー
• 構造生物学 構造生物学とは
• フォトケミストリー フォトケミストリー

背景:

• リボヌクレアースS (RNase S) は,タンパク質の構造と機能の関係を研究するためのモデル酵素です.
• タンパク質のサイト固有の改変は,分子機構の正確な調査を可能にします.
• 光スイッチ可能な分子は,光照射によってタンパク質の形状と活性を変えることができます.

研究 の 目的:

• タンパク質の骨幹フォトスイッチングが酵素の生物活性に与える影響を調査する.
• ティオキシル化を用いてフォトスイッチ可能なRNase S変種を作成する.
• 酵素活性に対する可逆性と効果を評価する.

主な方法:

• チオキシル化S-ペプチド誘導体の化学合成.
• Sタンパク質と改変されたSペプチドの再結合により,psi[CS-NH](4) -RNase S.を形成する.
• 紫外線照射 (254 nm) で,光イソメリゼーションを誘発し,cCMPの水解率による酵素活性評価を行う.

主要な成果:

• psi[CS-NH](4) -RNase Sは,ネイティブのRNase S.と同様の熱力学的安定性と不動の酵素活性を示しています.
• 紫外線照射は,チオキソペプチド結合の可逆性シス/トランス同体化を引き起こします.
• psi[CS-NH](4) -RNase Sのcis同位体は,酵素活性が完全に廃止され,熱再同位化により回復します.

結論:

• チオキソペプチド結合は,タンパク質の骨格構造を制御する効果的なフォトスイッチとして機能します.
• タンパク質のサイト・ディレクテッド・フォトスイッチングは,その生物活性性を可逆的に調節することができる.
• このアプローチは,タンパク質の機能を探査し,光に反応するバイオ分子を設計するための多用途のツールを提供します.