光合成機能発現に関わるタンパク質分解酵素の反応機構の解析（１９３）

• 課題番号: 172
• 研究機関名: 農業生物資源研究所
• 研究分担: 生理機能・光合成研
• 研究期間: 完１２～１４（１２）
• 年度: 2000
• 摘要: 光合成光化学系２反応中心の主要サブユニットであるＤ１タンパク質は、前駆体として合成され，Ｃ末端にある延長ペプチドがＤ１タンパク質前駆体切断酵素により切断されて成熟化する。本研究は、光化学系 ２ の酸素発生系の構築に必須であるこの過程を触媒する酵素の反応の分子機構を明らかにすることを目的に企画された。１２年度は、本酵素遺伝子を部位特異的突然変異法で改変し、改変酵素の解析を通じて、本酵素の触媒機構を同定した。Ｄ１タンパク質前駆体切断酵素は４２７残基からなる。相同性検索の結果、大腸菌にも類縁のタンパク質分解酵素（Ｔｓｐ）が存在することが明らかになった。両者のアミノ酸配列を比較した結果、１４残基が完全に保存されており、本酵素の触媒機構に重要な働きをしていると推定された。そこで、この１４残基をアラニンに置換した突然変異株を作出した。これらの株の表現型、変異酵素の活性測定結果から、この内５残基が触媒に重要なことが示された。これらの５残基について類似アミノ酸残基への置換等の詳細な解析を行ったところ、Ａｓｐ２５３，Ａｒｇ２５５，Ｇｌｕ３１６ は触媒中心の構築に重要であることが示唆された。一方、Ｓｅｒ３１３，Ｌｙｓ３３８は触媒中心の残基であることが示唆された。本酵素は、セリン－リジン対を触媒中心とする、最近発見された新奇のセリンタイプのタンパク質分解酵素の仲間であることが明らかになった。