Structural characteristics of alkaline phosphatase from the moderately halophilic bacterium sp.593

中度好塩菌 sp.593由来Alkaline phosphataseの構造学的特徴

新井 栄揮; 米澤 悌*; 石橋 松二郎*; 松本 富美子*; 安達 基泰; 玉田 太郎; 徳永 廣子*; Blaber, M.; 徳永 正雄*; 黒木 良太

Arai, Shigeki; Yonezawa, Yasushi*; Ishibashi, Matsujiro*; Matsumoto, Fumiko*; Adachi, Motoyasu; Tamada, Taro; Tokunaga, Hiroko*; Blaber, M.; Tokunaga, Masao*; Kuroki, Ryota

中度好塩菌 sp.593のペリプラズム蛋白質Alkaline phosphatase(HaAP)は、他の好塩性Alkaline phosphataseと異なり、幅広い塩濃度域(14M NaCl)において機能発現が可能である。そこで本研究では、HaAPの構造学的特徴と好塩性の関係を理解するために、HaAPのX線結晶解析を行った。分解能2.1, 空間群2, 格子定数=52.7, =147.0, =58.3, =90, =105.2, =90, R 8.4%の回折データを取得して、生物学的構造単位であるHaAP二量体の立体構造を解明することに成功した。また、HaAPの立体構造を、PDB中で最も配列相同性が高い低度好塩菌 sp.由来VAP(identity 70.0%)の立体構造と比較した。その結果、ASA0 の酸性アミノ酸(D, E)の数は、VAP(57個)よりもHaAP(72個)が多いことが明らかになった。また、VAPとHaAPを構成する疎水性アミノ酸(V, L, I, P, F, M, W)に着目すると、二量体界面に位置する疎水性アミノ酸の数はほぼ同じ(39個と40個)であったが、分子内部(ASAが0)の疎水性アミノ酸はそれぞれ24個と37個であった。このようなHaAPにおける分子表面の高い酸性アミノ酸含量や分子内部の高い疎水性アミノ酸含量は、中度好塩菌のペリプラズム特有の幅広い塩濃度環境下(0.5M飽和塩濃度)における高い可溶性と機能発現の両立に寄与していると考えられる。

In order to clarify the structural basis of halophilic characteristics of an alkaline phosphatase derived from the moderate halophile sp.593 (HaAP), the tertiary structure of HaAP was determined to 2.1 resolution by X-ray crystallography. Structural properties of surface negative charge and core hydrophobicity are shown to be intermediate between halophile and non-halophile characteristics, and may explain the unique functional adaptation to a wide-range of salt concentration.