半胱胺酸66與232協同調控氧化還原反應性酚亞硫酸基轉移酵素之催化作用

Abstract

氧化還原反應為轉譯後修飾的機制之ㄧ，其可造成蛋白質構型上的改變而影響酵素的催化效率。大鼠酚亞硫酸基轉移酵素(rat phenol sulfotransferase, rPST或rSULT1A1)於不同的氧化還原環境下，存在著重要的變異於反應催化效率、核苷酸鍵結親和力與反應受質的專一性。然而，我們發現目前在亞硫酸基轉移酵素(ST)家族當中，唯獨大鼠酚亞硫酸基轉移酵素具有被氧化還原所調控的特性，其中半胱胺酸(cysteine) 232僅存在於大鼠酚亞硫酸基轉移酵素上，並且可能與半胱胺酸66形成分子內的雙硫鍵。由已知的結晶結構與計算模擬的酚亞硫酸基轉移酵素而言，我們提出由大鼠酚亞硫酸基轉移酵素第62至68的胺基酸序列所組成的可變動環圈(flexible loop)，可能在氧化還原調控上扮演極重要的角色。更進一步地說明於大鼠酚亞硫酸基轉移酵素可變動環圈上的半胱胺酸66可能與半胱胺酸232形成雙硫鍵，而導致酵素活性的改變。經由了解氧化還原調控機制，以及利用蛋白質工程等技術進而製備出可抵抗氧化影響的突變大鼠酚亞硫酸基轉移酵素，與可以於氧化還原環境下被調控的突變人類酚亞硫酸基轉移酵素與醇亞硫酸基轉移酵素來印證我們的假說。最後，初步證實在氧化還原的狀態下，半胱胺酸66與232於共同調節大鼠酚亞硫酸基轉移酵素的催化反應上皆是必要的。這將是在氧化還原如何調控酵素的研究上，一個相當重要的里程碑。