構造生物学：非リボソームペプチドの生合成におけるモジュール間縮合の架橋

非リボソームペプチド合成酵素は、重要な治療薬の生産に用いられる生合成経路の組み立てラインであり、通常はメガ合成酵素とよばれる大型のマルチドメインタンパク質という形をとっている。これらの酵素はペプチジル運搬タンパク質（モジュールへの負荷、修飾、伸長という段階を経て各アミノ酸を運搬する）を用いて、ポリペプチドを合成するが、構造を詳細に解明するのはいまだに難しい。その一因は、複数のドメインと複数のモジュールからなる構造固有の動態にある。今回我々は、ペプチド運搬タンパク質とその相手となる酵素ドメインとの相互作用をコンホメーションの面から制限し、解明するために、部位特異的な架橋プローブを開発した。そしてテトラジンのクリックケミストリーを適用して、チロシジン生合成の最初の2つのモジュールが合体した縮合（C）ドメインの活性部位内部で、運搬タンパク質である2つの基質の縮合過程を捕捉して、この複合体のクライオ電子顕微鏡構造を高分解能で明らかにした。エピマー化ドメインと架橋した最初の運搬タンパク質のX線結晶構造とこのクライオEM構造とから、捕捉されたモジュラー間の認識イベントの詳細が明らかになり、運搬タンパク質が1つの触媒段階から次の段階へと前進運動する様子が捉えられた。これらの構造的な関係の解析は、これらの独特な合成酵素を分子レベルで詳しく理解する上で重要であり、将来、合成生物学でこれらの経路を設計するために不可欠な情報が得られるだろう。

目次へ戻る