ヒトMAPキナーゼJNK1の立体構造・機能・安定性に対する遊離システイン残基の置換効果

Seven cysteine-deficient mutants depict interplay between thermal and chemical stabilities of individual cysteine residues in MAP kinase JNK1

仲庭 哲津子*; 黒木 良太; 木下 誉富*

Nakaniwa, Tetsuko*; Kuroki, Ryota; Kinoshita, Takayoshi*

ヒトMAPキナーゼJNK1の構造、機能、安定性におけるシステイン残基の役割を知るために、野生型JNK1および7つのシステイン欠損JNK1タンパク質を作製し、評価した。溶媒に露出したシステイン残基の変異は生物学的機能には影響を与えず、新たに形成された水素結合によって熱安定性を向上させた。分子の疎水性ポケットを構成するシステインは生物学的機能に影響を及ぼさなかったが、わずかな不安定化が観測された。ゆるい構造の疎水性環境に存在するシステインは適度に熱安定性の維持に貢献するとともに、酵素活性にはごくわずかな影響しか与えなかった。他のシステインは密に充填された疎水性コアに影響を与え、これらの残基の突然変異は熱安定性および酵素活性に悪影響を与えていることがわかった。

To characterize the role of cysteine residues on the structure, function and stability of JNK1, we prepared and evaluated the wild-type JNK1 and seven cysteine-deficient JNK1 proteins. The solvent exposed cysteine residues did not influence biological function and mutating these residues raised the thermal stability because of newly formed hydrogen bonds and of higher hydration as speculated by the mutant structures. The surface cysteine involved in the molecular surface hydrophobic pocket did not affect biological function; although a moderate thermal destabilization was observed. Cysteines in the loosely-assembled hydrophobic environment moderately contributed to thermal stability and the mutations of these cysteines had negligible effect on enzyme activity. The other cysteines are involved in the tightly-filled hydrophobic core and mutation of these residues conferred the adverse effects on the thermal stability and enzyme activity.