ビタミンB12輸送タンパク質：トランスコバラミンに結合したコバラミンにおけるベータ軸リガンド置換の結晶学的分析

コバラミン（CBL、ビタミンB12）は、細菌によってのみ合成される必須微量栄養素です。哺乳類は、このビタミンを食事から内在化するための複雑なシステムを開発しました。3つの結合タンパク質（ハプトコリン、内因性因子、トランスコバラミン（TC））およびいくつかの特定の細胞表面受容体が、腸の吸収、血漿輸送、細胞の取り込みのプロセスに関与しています。結合タンパク質に関する最近の文献について簡単にレビューします。3つのタンパク質間のTCのユニークな特徴、つまりヒスチジン側鎖によるH2O-CBLの上部（またはベータ）軸側での弱いCO（III）リガンドH2Oの変位に対処する構造研究が提示されています。シアン化物または亜硫酸塩の存在下で、ウシホロTCの結晶化により、TCに結合したCBLでのベータリガンド交換を結晶学的に調査しました。得られた電子密度マップは、ヒスチジン側鎖が外因性リガンドCN（ - ）または（3）（ - 2）によって、COに対するより高い親和性と過剰な濃度に基づいて予想よりも低い範囲で置換されていることを示しています。ヒスチジン。これは、CN（ - ）およびSO（3）（-2）の親和性の低下、またはTCに結合したCBLのベータサイトを競う際のタンパク質統合されたHis-Residueの有利な結合のいずれかを反映している可能性があります。ヒスチジン残基をホストするループは、協調結合His-CBLの破壊後、より柔軟に見えますが、Holo-TCの全体的な構造に他の違いは観察されません。これらの構造結果は、H2Oのヒスチジン置換の生理学的役割の可能性と、最近イメージング剤の標的送達のために提案されたベータ結合CBLアナログの役割に関して議論されています。

Cobalamin (Cbl, vitamin B12) is an essential micronutrient that is synthesized only by bacteria. Mammals have developed a complex system for internalization of this vitamin from the diet. Three binding proteins (haptocorrin, intrinsic factor, transcobalamin (TC)) and several specific cell surface receptors are involved in the process of intestinal absorption, plasma transport and cellular uptake. The recent literature on the binding proteins is briefly reviewed. A structural study is presented addressing a unique feature of TC among the three proteins, i.e., the displacement of the weak Co(III)-ligand H2O at the upper (or beta) axial side of H2O-Cbl by a histidine side chain. We have investigated crystallographically the beta-ligand exchange on Cbl bound to TC by crystallization of bovine holo-TC in the presence of either cyanide or sulfite. The resulting electron density maps show that the histidine side chain has been displaced by an exogenous ligand CN(-) or SO(3)(-2)to a lower extent than expected based on their higher affinity for Co and excess concentration with respect to histidine. This may reflect either reduced affinities of CN(-) and SO(3)(-2)or the advantageous binding of the protein-integrated His-residue when competing for the beta-site of Cbl bound to TC. The loop hosting the histidine residue appears more flexible after disruption of the coordination bond His-Cbl but no other differences are observed in the overall structure of holo-TC. These structural results are discussed in relation to a possible physiological role of histidine substitution for H2O and regarding the role of beta-conjugated Cbl-analogues recently proposed for targeted delivery of imaging agents.