保存されたヒスチジンは、グリセロ脂質アシルトランスフェラーゼ触媒に不可欠です

膜結合グリセリ脂質アシルトランスフェラーゼの配列分析により、細菌、植物、および動物界のタンパク質は、HX4D構成で4つの保存されていない残基によって分離された不変ヒスチジンとアスパラギン酸残基を含む高度に保存されたドメインを共有することが明らかになりました。このファミリーの2人の代表的なメンバーであるSn-グリセロール-3-リン酸アシルトランスフェラーゼ（PLSB）と双方向2-アシル - グリセロホスホエタノールアシルトランスフェラーゼ/アシルアシル - アシルアシル - アシルトランスフェラーゼ触媒における不変ヒスチジン残基の役割を調査しました。大腸菌のキャリアタンパク質シンテターゼ（AAS）。PLSB [H306A]とAAS [H36A]変異体の両方がアシルトランスフェラーゼ活性を欠いていました。ただし、AAS [H36A]変異体は、アシルトランスフェラーゼ活性の欠如がH36A置換と特異的に関連していたことを示していることを示しています。HX4Dパターンの不変アスパラギン酸残基も重要でした。Aspartic酸311をPLSB中のグルタミン酸に置換すると、触媒活性が大幅に低下した酵素が生じました。この位置でのアラニンの置換により、アシルトランスフェラーゼ活性が排除されました。ただし、PLSB [D311A]変異タンパク質は膜に組み立てられず、アスパラギン酸311がアシルトランスフェラーゼの適切な折りたたみおよび膜挿入にも重要であることを示しています。これらのデータは、不変のヒスチジンがアシル受容体のヒドロキシル部分を脱プロトン化する一般的な塩基として機能するグリセリ脂質アシルトランスフェラーゼ触媒のメカニズムと一致しています。

Sequence analysis of membrane-bound glycerolipid acyltransferases revealed that proteins from the bacterial, plant, and animal kingdoms share a highly conserved domain containing invariant histidine and aspartic acid residues separated by four less conserved residues in an HX4D configuration. We investigated the role of the invariant histidine residue in acyltransferase catalysis by site-directed mutagenesis of two representative members of this family, the sn-glycerol-3-phosphate acyltransferase (PlsB) and the bifunctional 2-acyl-glycerophosphoethanolamine acyltransferase/acyl-acyl carrier protein synthetase (Aas) of Escherichia coli. Both the PlsB[H306A] and Aas[H36A] mutants lacked acyltransferase activity. However, the Aas[H36A] mutant retained significant acyl-acyl carrier protein synthetase activity, illustrating that the lack of acyltransferase activity was specifically associated with the H36A substitution. The invariant aspartic acid residue in the HX4D pattern was also important. The substitution of aspartic acid 311 with glutamic acid in PlsB resulted in an enzyme with significantly reduced catalytic activity. Substitution of an alanine at this position eliminated acyltransferase activity; however, the PlsB[D311A] mutant protein did not assemble into the membrane, indicating that aspartic acid 311 is also important for the proper folding and membrane insertion of the acyltransferases. These data are consistent with a mechanism for glycerolipid acyltransferase catalysis where the invariant histidine functions as a general base to deprotonate the hydroxyl moiety of the acyl acceptor.