大腸菌からのチロシン調節3-デオキシ-D-アラビノ - ヘプロゾン酸-7-リン酸シンターゼのフィードバック阻害の分子基盤

3-デオキシ-D-アラビノ - ヘプロゾン酸-7-リン酸シンターゼ（DAHPS）は、微生物や植物における必須芳香族化合物の生合成の原因です。それは、炭水化物経路への炭素の流れの調節において重要な役割を果たします。これまで、タイプIαサブクラスの二量体DAHPS酵素の結晶構造と調節メカニズムは報告されていません。ここでは、それぞれ2.5および2.0Åの分解能で阻害剤チロシンと複合体の両方で、大腸菌からのチロシン調節DAHPの二量体構造を報告しました。Dahps（Tyr）には、典型的な（β/α）8 Timバレルがあり、これはN末端伸長と反平行βシートであるβ6a/β6bで飾られています。阻害剤チロシンは、ヘリックスα3、α4、ストランドβ6a、β6b、および隣接するループの残基によって形成された空洞に結合し、残基P148、Q152、S181、I213およびN8*と直接相互作用します。ただし、チロシンの有無にかかわらずDAHP（TYR）からの小さな角度X線散乱プロファイルは、チロシン結合がほとんどのDAHP（TYR）が影響を受けない構造を残すことを示しています。リガンド化されたリガンド結晶構造と非リガンド結晶構造の比較により、残基p148、q152、およびI213の立体構造変化が伝達経路を開始して、チロシン結合部位から活性部位へのアロステリック信号を伝播することが明らかになります。大腸菌からのフェニルアラニン調節アイソザイム。さらに、5つのチロシン結合残基P148、Q152、S181、I213、およびN8*の変異は、チロシン耐性DAHP（TYR）酵素を引き起こします。これらの調査結果は、DAHPS酵素の調節メカニズムに関する新しい洞察と、さらなる工学研究の基礎を提供します。

3-Deoxy-d-arabino-heptulosonate-7-phosphate synthase (DAHPS) is responsible for the biosynthesis of essential aromatic compounds in microorganisms and plants. It plays a crucial role in the regulation of the carbon flow into the shikimate pathway. Until now, the crystal structures and regulatory mechanisms of dimeric DAHPS enzymes from type Iα subclass have not been reported. Here, we reported dimeric structures of the tyrosine-regulated DAHPS from Escherichia coli, both in its apo form and complex with the inhibitor tyrosine at 2.5 and 2.0 Å resolutions, respectively. DAHPS(Tyr) has a typical (β/α)8 TIM barrel, which is decorated with an N-terminal extension and an antiparallel β sheet, β6a/β6b. Inhibitor tyrosine binds at a cavity formed by residues of helices α3, α4, strands β6a, β6b and the adjacent loops, and directly interacts with residues P148, Q152, S181, I213 and N8*. Although the small angle X-ray scattering profiles from DAHPS(Tyr) with and without tyrosine shows that tyrosine binding leaves most of DAHPS(Tyr) structures unaffected. The comparison of the liganded and unliganded crystal structures reveals that conformational changes of residues P148, Q152 and I213 initiate a transmission pathway to propagate the allosteric signal from the tyrosine-binding site to the active site, which is different from DAHPS(Phe), a phenylalanine-regulated isozyme from E. coli. In addition, mutations of five tyrosine-binding residues P148, Q152, S181, I213 and N8* leads to tyrosine-resistant DAHPS(Tyr) enzymes. These findings provide a new insight into the regulatory mechanism of DAHPS enzymes and a basis for further engineering studies.