トランスアルドラーゼ酵素ファミリー内の構造とメカニズムの保存

トランスアルドラーゼ（TAL）は、中心炭素代謝、すなわち非酸化ペントースリン酸経路に関与しているため、ユビキタス酵素です。ただし、TALはシーケンスのアイデンティティが低いことを示しており、酵素ファミリー内で長さが異なり、以前は5つのサブファミリーの定義につながっています。このバリエーションは、構造と機能にどのように保存されているのか疑問に思いました。この質問に答えるために、私たちは、それぞれが生化学的特性と構造に関して、それぞれが異なるサブファミリーに属する、亜種、コリネバクテリウムグルタミカム、および大腸菌のタルを特徴付けて比較しました。TALドメインの全体的な構造であるA（β/α）（8）バレルフォールドは、異なるサブファミリー間でよく保存されていますが、酵素は異なる程度のオリゴマー化（モノマー、二量体、デカマー）を示します。調査した3つの酵素の基質特異性は、活性部位、リン酸結合部位の保存、および触媒的に重要な水分子の位置に反映される非常に類似しています。これまでに特徴付けられたすべてのデカメリック酵素は、中溶性生物であっても熱性生物に由来するかどうかに関係なく、熱安定であるように見えます。したがって、熱安定性は、これらの酵素の構造特性、つまり密着剤の梱包によるものである可能性があります。データベースクリスタル構造は、BSTAL用のアクセッションコード3R8R、CGTALの3R5Eを含むタンパク質データバンクに堆積しています。

Transaldolase (Tal) is involved in the central carbon metabolism, i.e. the non-oxidative pentose phosphate pathway, and is therefore a ubiquitous enzyme. However, Tals show a low degree in sequence identity and vary in length within the enzyme family which previously led to the definition of five subfamilies. We wondered how this variation is conserved in structure and function. To answer this question we characterised and compared the Tals from Bacillus subtilis, Corynebacterium glutamicum and Escherichia coli, each belonging to a different subfamily, with respect to their biochemical properties and structures. The overall structure of the Tal domain, a (β/α)(8) -barrel fold, is well conserved between the different subfamilies but the enzymes show different degrees of oligomerisation (monomer, dimer and decamer). The substrate specificity of the three enzymes investigated is quite similar which is reflected in the conservation of the active site, the phosphate binding site as well as the position of a catalytically important water molecule. All decameric enzymes characterised so far appear to be heat stable no matter whether they originate from a mesophilic or thermophilic organism. Hence, the thermostability might be due to the structural properties, i.e. tight packing, of these enzymes. Database The crystal structures have been deposited in the Protein Data Bank with accession code 3R8R for BsTal and 3R5E for CgTal.