서브유닛 구축

Scientific Reports 6권, 기사 번호: 19183(2016) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

메탈로샤페론은 적절한 금속을 표적 단백질에 전달하도록 설계된 금속 결합 단백질입니다. 금속은 일반적으로 다른 단백질 사이에서 전달됩니다. 본 연구에서 우리는 돌연변이 니트릴 히드라타제(NHase)의 동일한 하위 단위 간에 금속이 전달된다는 사실을 발견했습니다. 다양한 "활성제 단백질"은 금속 이온이 NHases로 이동하는 것을 중재합니다. 우리는 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida)의 NHase의 β- 및 α-소단위 및/또는 "활성화 단백질"을 융합하여 융합 NHase를 구성했습니다. 융합 NHase는 더 높은 열안정성과 고농도의 제품 아미드에 대한 내성을 나타냈습니다. 코발트 통합 메커니즘은 자체 하위 단위 교환 패턴에서 생체 내 아포단백질 특정 분자 샤페론 패턴 및 체외 금속 샤페론 패턴으로 변경되었습니다. 특히, 코발트 이동은 메탈로샤페론 패턴의 동일한 α-서브유닛 사이에서 발생했습니다. 이러한 결과는 융합형 NHase의 우수성을 입증했을 뿐만 아니라 금속단백질 생합성에서 혁신적인 금속 이온 전달 패턴을 보여주었습니다.

금속단백질은 수십 년 동안 집중적으로 특성화되어 왔으며 모든 단백질의 1/3 이상이 금속단백질입니다1. 단백질의 금속 이온이 매개하는 역할에는 전자 전달, 산소 수송, 유전자 조절 및 구조 안정화가 포함됩니다2. metallocenter 생합성의 몇 가지 일반적인 메커니즘이 리뷰에서 보고되었습니다. 그 중 하나는 금속 이온 또는 금속 함유 분자의 메탈로샤페론 전달입니다. 메탈로샤페론은 적절한 금속 이온 또는 금속 함유 분자를 표적 단백질에 전달하도록 설계된 금속 결합 단백질입니다. 표적 단백질과 메탈로샤페론은 일반적으로 서로 다른 단백질이며 표적 단백질은 리간드 특이성과 금속 이온에 대한 더 많은 친화성을 나타냅니다.

니트릴 히드라타제(NHase, EC 4.2.1.84)4는 광범위한 니트릴을 해당 아미드로 수화시키는 효소입니다5. 효소는 α- 및 β-소단위로 구성되며 비헴 철(Fe-NHase)6 또는 비코린 코발트(Co-NHase)7,8을 포함합니다. 금속 이온이 NHase로 이동하는 것은 해당 "활성화 단백질"에 의해 매개됩니다. Fe-NHases에 대한 활성화제는 금속 샤페론10으로 작용하는 반면, "활성화제 단백질"은 대부분의 Co-NHases9,11,12에 코발트를 통합하기 위한 "자체 하위 단위 교환 샤페론"으로 작용합니다.

자체 하위 단위 교환은 Co-NHase 제품군11의 번역 후 성숙 단계 중 하나입니다. 활성인자 단백질은 NHase의 α-서브유닛과 복합체로 존재하며 NHase로의 코발트 결합은 코발트가 없는 NHase의 α-서브유닛과 복합체의 코발트 함유 α-서브유닛 사이의 α-서브유닛 교환에 따라 달라집니다9. 자가-서브유닛 교환은 다음과 같이 Kuchar 및 Hausinger3의 검토에서 보고된 현재 알려진 금속 중심 생합성의 일반적인 메커니즘과 상당히 다릅니다: (i) 가역적 금속 이온 결합; (ii) 금속 이온 또는 보조인자의 메탈로샤페론 전달; (iii) 금속 결합 부위를 생성하는 번역 후 변형; (iv) 금속과 다른 성분의 시너지적 결합; (v) 금속 함유 보조인자의 합성; (vi) 전자 전달과 결합된 금속 결합; (vii) 아포단백질 특이적 분자 샤페론에 대한 요구사항 등14. 자가-서브유닛 교환은 Rhodococcus rhodochrous J19의 L-NHase에서 처음 발견되었고 이후 동일한 균주의 H-NHase에서도 발견되었으며11 다양한 다른 Co-NHase와 NHase 계열 효소인 티오시아네이트 가수분해효소에서도 발생하는 것으로 추측됩니다. 또한 2개의 번역 후 변형된 시스테인 리간드12,15가 있는 독특한 비코린 코발트 센터도 포함되어 있습니다. "자체 하위 단위 교환 샤페론"은 금속 중심 생합성의 메탈로 샤페론 및 단백질 접힘의 분자 샤페론과 대조적으로 놀라운 단백질 기능을 나타냅니다9,11.