アシルCoAチオエステラーゼ7のタンデムホットドッグドメインの募集の構造的基盤と炎症におけるその役割

アシル-CoAチオエステーゼ（ACOTS）は、脂肪酸を遊離脂肪酸およびCOAに脂肪アシルCoAの加水分解を触媒し、それにより脂質代謝と細胞シグナル伝達を調節します。マウスアシルCoAチオエステラーゼ7（ACOT7）の包括的な構造的および機能的特性評価を提示します。原核生物のホモログには単一のチオエステラーゼドメインがありますが、哺乳類のAcoT7にはタンデムのドメインのペアが含まれています。マウス酵素のNおよびC末端ドメインの両方の結晶構造を決定し、化学架橋、質量分析、および分子モデリングの組み合わせを使用して、全長酵素の構造を推測しました。ACOT7の第四紀の配置は、ホットドッグフォールドダイマーの三量体を備えています。ACOT7の両方のドメインはアクティビティに必要ですが、ダイマー内の2つの可能なアクティブサイトのうちの1つだけが機能的です。ASN-24およびASP-213（それぞれnおよびcドメインから）は、部位指向の変異誘発を介した触媒残基として同定されました。野生型ACOT7よりも高い活性を持つ酵素は、非機能的活性部位の残基を変異させることにより得られました。組換えAcoT7は、アラキドノイルCoAに対して最高の活性を持っていることが示されており、エイコサノイド代謝の機能を示唆しています。提案に沿って、ACOT7はマクロファージで高度に発現し、リポ多糖によって上方制御されることが示されました。マクロファージ細胞株におけるAcoT7の過剰発現により、プロスタグランジンD2およびE2の産生が修正されました。結果は、ACOT7の分子機能と細胞機能をリンクし、酵素を炎症性疾患の候補薬標的として特定します。

Acyl-CoA thioesterases (Acots) catalyze the hydrolysis of fatty acyl-CoA to free fatty acid and CoA and thereby regulate lipid metabolism and cellular signaling. We present a comprehensive structural and functional characterization of mouse acyl-CoA thioesterase 7 (Acot7). Whereas prokaryotic homologues possess a single thioesterase domain, mammalian Acot7 contains a pair of domains in tandem. We determined the crystal structures of both the N- and C-terminal domains of the mouse enzyme, and inferred the structure of the full-length enzyme using a combination of chemical cross-linking, mass spectrometry, and molecular modeling. The quaternary arrangement in Acot7 features a trimer of hotdog fold dimers. Both domains of Acot7 are required for activity, but only one of two possible active sites in the dimer is functional. Asn-24 and Asp-213 (from N- and C-domains, respectively) were identified as the catalytic residues through site-directed mutagenesis. An enzyme with higher activity than wild-type Acot7 was obtained by mutating the residues in the nonfunctional active site. Recombinant Acot7 was shown to have the highest activity toward arachidonoyl-CoA, suggesting a function in eicosanoid metabolism. In line with the proposal, Acot7 was shown to be highly expressed in macrophages and up-regulated by lipopolysaccharide. Overexpression of Acot7 in a macrophage cell line modified the production of prostaglandins D2 and E2. Together, the results link the molecular and cellular functions of Acot7 and identify the enzyme as a candidate drug target in inflammatory disease.