Structural characteristics of Halophilic proteins investigated by X-ray crystallography

X線結晶解析によって解明された好塩性蛋白質の構造学的特徴

新井 栄揮; 米澤 悌*; 安達 基泰; 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*; Adachi, Motoyasu; Tamada, Taro; Tokunaga, Hiroko*; Ishibashi, Matsujiro*; Tokunaga, Masao*; Kuroki, Ryota

好塩性蛋白質は高い酸性アミノ酸含量により分子表面に多くの負電荷を有し、高塩濃度環境下において機能発現や立体構造形成が可能な特殊な蛋白質である。一般に好塩性蛋白質は分子表面の負電荷の影響で結晶化が困難であるが、われわれは二価金属イオンを添加剤とした結晶化スクリーニングを構築し、これまでに数種類の好塩性蛋白質の結晶化及びX線結晶解析に成功している。本会議では、好塩性蛋白質の構造-機能相関の研究の一環として行った sp.560由来-Lactamase(HaBLA)、 sp.593由来nucleoside diphosphate kinase(HaNDK)及びalkaline phosphatase(HaAP)のX線結晶解析の結果について発表する。これら三種類の好塩性蛋白質の立体構造を解明して比較した結果、分子表面における負電荷の密度及び分子内部の疎水性アミノ酸含量はHaAPが最も高いことが判明した。分子表面の負電荷は高塩濃度環境下での可溶性に寄与するとともに、金属イオンとの相互作用の可能性をもたらし、また、分子内部の高い疎水性アミノ酸含量は高塩濃度環境下での蛋白質の構造安定性に寄与することから、HaAPの構造学的特徴は金属イオンを捕集する蛋白質材料を人工創製に利用できる可能性がある。

Halophilic proteins have unique structural characteristics: high content of acidic residues creating negatively charged surface, high reversibility of tertiary structure and activity even in high salt concentration, which make it possible to create potent adhesives for metal ions. As part of our structure-function studies for halophilic proteins, we succeeded in crystallization of several halophilic proteins using divalent metal ions as additives. Here, we show successful examples of structural determination of three halophilic proteins: two are alkaline phosphatase from sp.593 (HaAP) and -Lactamase from sp.560 (HaBLA) determined to 2.1 and 2.0 resolution, respectively, and the other is nucleoside diphosphate kinase from sp.593 (HaNDK) determined to 2.3 resolution.