アリールスルファターゼAのホルミルグリシン形成および/または触媒活性に重要な残基

サルファターゼには、アクティブ部位にユニークな翻訳後修飾、システインまたはセリン残基から生成されたホルミルグリシン残基が含まれています。ホルミルグリシン残基は、スルファターゼ間で高度に保存されている配列の一部であり、このユニークなアミノ酸誘導体の生成を指示する可能性があることを示唆しています。本研究では、アリールスルファターゼAの残基68-86隣接するホルミルグリシン69にアラニン/グリシン走査変異誘発を受けた。変異体は、システイン69からホルミルグリシンとその速度論的特性への変換について分析されました。ヘプタペプチドLCTPSRA内のロイシン68、プロリン71、およびアラニン74の置換は、ホルミルグリシン残基の形成に不可欠であることが判明したのはシステイン69のみであることが判明しました。活性部位ポケットの底部にあるオルミルグリシン69を提示するアルファヘリックスの一部または直接隣接するいくつかの残基は、触媒に重要であることがわかりました。この研究の驚くべき結果は、すべての既知の真核生物と原核生物のスルファターゼの間に完全または高度に保存されている多くの残基が、ホルミルグリシンの生成も触媒にも不可欠であることが判明したことでした。

Sulfatases contain a unique posttranslational modification in their active site, a formylglycine residue generated from a cysteine or a serine residue. The formylglycine residue is part of a sequence that is highly conserved among sulfatases, suggesting that it might direct the generation of this unique amino acid derivative. In the present study residues 68-86 flanking formylglycine 69 in arylsulfatase A were subjected to an alanine/glycine scanning mutagenesis. The mutants were analyzed for the conversion of cysteine 69 to formylglycine and their kinetic properties. Only cysteine 69 turned out to be essential for formation of the formylglycine residue, while substitution of leucine 68, proline 71, and alanine 74 within the heptapeptide LCTPSRA reduced the formylglycine formation to about 30-50%. Several residues that are part of or directly adjacent to an alpha-helix presenting the formylglycine 69 at the bottom of the active site pocket were found to be critical for catalysis. A surprising outcome of this study was that a number of residues fully or highly conserved between all known eukaryotic and prokaryotic sulfatases turned out to be essential neither for generation of formylglycine nor for catalysis.