ポリケタイド合成酵素開始モジュールの構造解析


放線菌などの微生物が生産するポリケタイド化合物は多様な化学構造を有し、幅広い生物活性を示すことから、そのうちのいくつかは抗生物質として利用されている。I型ポリケタイド合成酵素 (PKS) は、複数の触媒ドメインのまとまりであるモジュールという巨大な基本構造がいくつか連なった超巨大タンパク質である。その反応においては、アシル基を結合したキャリアータンパク質 (CP) がモジュール内に存在する各触媒ドメインに順番に運ばれ、縮合反応や修飾反応を受ける。PKS各触媒ドメインの構造はそれぞれ決定されているものの、モジュール全体構造の報告例はほとんどなく、モジュール内での各触媒ドメインの空間的配置や動的挙動に関する知見は乏しいのが現状である。また、各触媒ドメインがCPをどのように認識しているかについても不明な点が多い。



このような背景のもと、本研究では、マクロライド系抗生物質FD-891の生合成に関わるI型PKSであるGfsAの開始モジュールの構造解析を行った。GfsAのPKS開始モジュールは、KSQドメイン、ATドメイン、CPドメインの3つの触媒ドメインで構成されている。PKS開始モジュールの反応においては、まずATドメインがCPと相互作用してアシル基転移反応が起きたのちに、アシル基が結合したCPがKSQドメインと相互作用し、脱炭酸反応が起きる。





PKS開始モジュールの脱炭酸反応時の構造を明らかにするため、クロスリンクという手法を用いた。プローブで修飾したCPを調製し、システイン変異を導入したKSQドメインと反応させることによって、KSQドメインにCPが結合した状態で捕捉した。結晶化に成功し、PKS開始モジュールの脱炭酸反応時のモジュール全体構造やKSQドメインとCPの間の相互作用を明らかにすることができた。


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