사람 Adenylate kinase 1의 p-loop부위에 위치한 Serine19 잔기의 돌연변이에 의한 구조-활성상관관계

Abstract

Adenylte kinase(AK)는 모든 세포에 존재하는 에너지대사에 관련하는 효소로서 short form과 long form의 두 종류의 isoform으로 분류된다. 포유류 세포의 세포질에 존재하는 short form은 높은 효소 활성(1,800 U/mg)을 나타내며, 전핵생물이나 미토콘드리아에 존재하는 long form은 매우 낮은 활성(200 U/mg)을 나타낸다. 한편, 박테리아인 Mycobacterium tuberculosis의 AK(AKmt)는 구조적으로는 진핵세포와 같은 short form이지만, 활성은 long form의 전형적인 낮은 활성을 갖고 있는 것으로 밝혀졌다. 본 연구에서 사람의AK1(hAK1)과 AKmt의 효소의 촉매활성에 중요한 부위인 P-loop의 아미노산 서열 중 활성이 높은 isoform과 활성이 낮은 isoform에서 serine(Ser19hAK1)과 alanine(Ala11AKmt)으로 각각의 보존성이 상이하여 이 부분이 효소 활성에 미치는 영향을 분석하였다. 부위지정 돌연변이법을 이용하여 hAK1의 19번째 Ser을 Ala으로 치환시킨 돌연변이체(S19AhAK1)를 작성하여 hAK1 및 AKmt간의 활성 및 기질 친화도를 반응속도론적으로 비교한 결과 S19AhAK1의 활성은 450 U/mg으로 AKmt 수준으로 낮아졌으나, 기질 친화도인 Km 값은 ATP 및 AMP에 대하여 큰 변화를 보이지 않았다. 이로서 P-loop의 serine은 side chain의 polarity를 통해 phosphoryl-transfer의 촉매능을 촉진하고 있음을 확인하였다