Oligomeric structure of nucleoside diphosphate kinase from sp.593 (HaNDK)

sp.593由来ヌクレオシド二リン酸キナーゼ(HaNDK)の多量体構造

新井 栄揮; 米澤 悌; 岡崎 伸生; 玉田 太郎; 徳永 廣子*; 石橋 松二郎*; 徳永 正雄*; 黒木 良太

Arai, Shigeki; Yonezawa, Yasushi; Okazaki, Nobuo; Tamada, Taro; Tokunaga, Hiroko*; Ishibashi, Matsujiro*; Tokunaga, Masao*; Kuroki, Ryota

ヌクレオシドニリン酸キナーゼNDKは、あらゆる生物に保存された蛋白質であり、オリゴマー構造を形成することが知られている。グラム陰性細菌由来のNDKは基本2量体が2つ集まった4量体、真核生物及び古細菌由来のNDKは基本2量体が3つ集まった6量体などの会合構造をとる。本研究では、中度好塩菌由来HaNDKのE134A変異型の結晶構造を調べ、結晶構造中にグラム陰性菌由来MxNDKに類似した4量体構造と大腸菌由来EcNDKに類似した4量体構造が交互に現れることを明らかにした。この結果により、NDKが少ない変異導入によって多量体構造を容易に変化させることが示唆された。

The nucleoside diphosphate kinases (NDKs) are known to have a tetrameric or hexameric oligomer structure formed by association of common dimeric components. In order to understand the oligomeric structure of NDK, the wild-type NDK from Halomonas sp. 593 (HaNDK) was determined by X-ray crystallography. The wild-type HaNDK only exhibited a dimeric form that is the same as a common dimer unit seen in other NDKs. This is the first evidence of a dimeric structure for HaNDK. To explore the effect of mutation on the assembly form of HaNDK, E134, which is a key interface residue for other tetrameric NDKs, was replaced with Ala, and the structure was determined by X-ray crystallography. Two kinds of tetrameric assemblies, Type I and Type II, appeared in the asymmetric unit of the E134A mutant HaNDK. The change from dimeric to tetrameric assembly is attributed to the removal of negative charge repulsion caused by the E134 in the wild-type HaNDK.