Химическая лаборатория внутри клеток
Учёные из Института научных и промышленных исследований Университета Осаки совместно с Хиросимским технологическим институтом обнаружили новый белок QhpG. Он позволяет организму провести начальный и важнейший этап превращения аминокислотных остатков в сшитом полипептиде в кофактор фермента — цистеинилтриптофилхинон (CTQ).
Роль QhpG в образовании кофактора
Исследователи выяснили, что QhpG необходим для биогенеза кофактора CTQ. Этот кофактор требуется ферменту бактериальной амино-дегидрогеназе хино-гемового белка (quinoheme protein amine dehydrogenase), который катализирует окисление различных первичных аминов.
Функция QhpG заключается в добавлении двух гидроксильных групп к определённому остатку триптофана в активном сайте субъединицы QhpC этого фермента. Полученный дигидроксилированный триптофан и соседний остаток цистеина в итоге превращаются в кофактор CTQ.
Особенность и механизм действия
Действие QhpG необычно: он модифицирует остаток триптофана на полипептиде QhpC, который уже был тройно сшит другим ферментом QhpD в процессе посттрансляционной модификации.
«Хотя известно несколько ферментов, содержащих хиноновый кофактор, полученный из остатка триптофана, механизм посттрансляционной модификации, а также структуры ферментов, участвующих в их биогенезе, остаются малоизученными», — говорит ведущий автор Тошинори Оозеки.
Методы исследования
- Белки были получены путём введения плазмид с соответствующими генами в бактерии E. coli и выращены в виде кристаллов.
- Структура белка QhpG была определена с помощью рентгеноструктурного анализа кристаллов.
- На основе кристаллической структуры QhpG команда смоделировала на компьютере стыковку с целевой молекулой — тройно сшитым полипептидом QhpC.
Было установлено, что две посттрансляционные модификации QhpC последовательно осуществляются в комплексе модифицирующих ферментов QhpD–QhpG.
Значение и перспективы
«Наши результаты могут быть применены для разработки новых биологически активных пептидов с использованием ферментов, модифицирующих аминокислоты», — говорит старший автор Тошихидэ Окадзима.
Возможные применения включают создание новых ферментов для биоремедиации токсичных химических веществ.
Исследование «Functional and structural characterization of a flavoprotein monooxygenase essential for biogenesis of tryptophylquinone cofactor» опубликовано в журнале Nature Communications.