出典： Hishikura N, Horikawa A, Kurashima-Ito K, et al.
A dynamic homodimer structure of the response regulator FixJ from Bradyrhizobium japonicum in its phosphorylated state in aqueous solution

要旨

マメ科植物大豆と共生する根粒菌Bradyrhizobium japonicumが持つFixJタンパク質は、酸素が存在しない条件下でリン酸化により二量体化され、DNAに結合して窒素固定酵素（ニトロゲナーゼ）の合成を活性化します。このリン酸化がDNA結合活性をどのように高めるのか、そのメカニズムはまだ解明されていません。

本研究では溶液NMR法とクロス飽和法によって、FixJタンパク質がリン酸化をきっかけにN末端レシーバードメイン（REC）を通じて二量体化すると同時にC末端のDNA結合ドメイン（DBD）間でも接触し、二量体が活性化前のアンサンブルから活性化後に異なる複数構造の間を動的に変化することをつきとめ、DNAとの結合活性化の動的メカニズムの一端を解明しました。

 

CYANAを活用した二量体構造の計算

著者らは2005年のFixJの切断型C末端DNA結合ドメイン等を用いた研究において*、FixJ二量体とDNA結合ドメイン間それぞれが相互作用をもつことを明らかにしていました。(* K. Kurashima-Ito et al. Biochemistry 44 (45): 14835–14844 (2005))

　今回の研究ではFixJフルレングス二量体のNMRスペクトルから、ホモロジーモデリングによって3D構造が得られ、CYANAによってモデルアンサンブル構造が計算され、すべての主鎖原子対に対する距離拘束と二面角拘束を設定しました。さらにCYANAを用いたTROSYスペクトルの交差緩和解析によってリン酸化によりFixJ全長タンパク質の全体構造が、不活性型アンサンブルから活性型アンサンブルへの遷移に従って二つのドメイン間の回転が制限されることによるとする活性化モデルをとらえました。

　FixJの二量化によるDNAとの結合促進が、酵素全体の動的構造変化を通じてとらえられており、CYANAを用いたNMRによるタンパク質の動的構造計算の実例として興味深い研究です。

 

CYANAについて

CYANAはPeter Güntert, Torsten Herrmann, Christian Mumenthaler, Martin Billeterによって開発されたCANDIDアルゴリズムを用いた、自動NOESY帰属とタンパク質構造計算を行う、有名なタンパク質用構造解析・計算プログラムです。

 

当社ではバージョン2.1を販売。ご購入後に最新版3.98.13への無償アップグレードも可能です。
※ライセンスの期間は無制限です。