ブックタイトル日本結晶学会誌Vol57No6

概要

日本結晶学会誌Vol57No6

326 日本結晶学会誌 第57 巻 第6 号（2015）鈴木浩典，野田展生β5-αCループは13残基からなり構造変化が可能であるが，7残基に短鎖化した変異体では，β1 がβ5-αCループをくぐり抜けることができず構造変化は起きないため，open 型に固定される．O-Mad2のαCがC-Mad2のαCと構造変化によって生じたβ8’-β8”ヘアピンに結合することで，O-Mad2とC-Mad2が非対称な二量体を形成する．O-Mad2のほうが熱力学的に安定であるため，O-Mad2によってC-Mad2が安定化されていると考えることができる．3.2　Atg101 の構造Atg101は構造予測のとおり，HORMAドメイン様の構造をとるが，特にO-Mad2と類似の構造をとることが明らかとなった（図2）．すなわち，N末端領域がβ5 に隣接してβ1 を形成する．ただし，C末端領域は電子密度が不明瞭であり，モデルが組めていない．分裂酵母Atg101 の場合，β1上にあるVal5，Ile7，Leu9，およびIle11側鎖が分子内部を向き，コアであるαA，αCと疎水性相互作用により強く結合していた．これらのアミノ酸配列上の特徴はヒトなどのその他の生物種のAtg101においても保存されている．さらに，Atg101のβ5-αCループはたった5残基のアミノ酸から構成される．そのため，Atg101はMad2のような構造変化を起こさず，open型に固定されていることが示唆された．筆者らの報告ののち，Michel らによりヒトAtg101単独の結晶構造が分解能1.90 Aで報告された．12）著者らは低イオン強度のスクリーニングキットを用いて初期結晶を得て，さらに等電点（pI ＝ 5.8）近傍のpH 5.6 の条件下で結晶を最適化して高分解能データを収集している．ヒトAtg101の構造は分裂酵母Atg101とほとんど同じ構造であり，単独でもopen型のHORMAドメイン構造をとることが明らかとなった．さらに著者らは，15N標識したヒト由来Atg101を調製しNMR測定を行い，30℃，5日間のインキュベート前後でNMRスペクトルに変化がないことを示している．このことから，Atg101は実際に常にopen型の構造をとると考えられる．3.3　Atg13 の構造Jaoらによって，出芽酵母の一種である耐熱性酵母Lachancea thermotoleranse由来のAtg13HORMA 単独での結晶構造が報告された．10）その名のとおり，HORMAドメイン様の構造をとるが，こちらはC-Mad2とよく似た構造をとる（図3）．しかし，一般的なHORMAドメインに見られるα へリックスとβ ストランドで形成されるコア構造に加えて，3 本の逆平行β ストランド（β4’，β4”，β9）からなるβ シート構造を有する．この領域がHORMAドメインに覆いかぶさるように“帽子”状に配置していた．帽子領域の疎水性アミノ酸（Trp103，Val105）は安全ベルト領域にある疎水性アミノ酸（Leu212，Ile213）と相互作用している．また，帽子領域のAsp253と安全ベルトのTyr216 が水素結合を形成している．これらの相互作用により，安全ベルトは帽子領域によって安定化されていると推測される．Jao らはAtg13HORMA についてMad2のように2つのコンフォメーションをとることを予想したが，図2 Atg101の結晶構造．（Crystal structure of Atg101.）A：分裂酵母由来Atg101の結晶構造（Atg101-Atg13HORMA複合体中，PDB ID：4YK8）．B：ヒト由来Atg101の結晶構造（PDB ID：4WZG）．図3 Atg13HORMAの結晶構造．（Crystal structure of Atg13HORMA.）A： 分裂酵母由来Atg13HORMAの結晶構造（Atg101-Atg13HORMA 複合体中，PDB ID：4YK8）．B：耐熱性酵母Lachancea thermotoleranse由来Atg13HORMA の結晶構造（PDB ID：4J2G）．C：帽子領域と安全ベルト間相互作用の拡大図．