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穀胺酸棒狀桿菌NCHU87078中去氧胸腺核苷單磷酸合成酵素之晶體結構
Crystal structures of thymidylate synthases from Corynebacterium glutamicum NCHU 87078
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摘要
Thymidylate synthases包括ThyX和ThyA兩種不同的酵素，主要的催化反應，都是將甲基四氫葉酸（CH2H4folate）上的甲基轉移給去氧尿苷單磷酸（dUMP）進而形成去氧胸腺核苷單磷酸（dTMP）。這兩種酵素雖然執行相同功能，但反應過程卻不一樣；ThyX需要FAD來幫助反應進行，而ThyA則不需要其它cofactor輔助反應。穀胺酸棒狀桿菌NCHU87078中擁有兩個thymidylate synthases基因，簡稱為CgthyX和CgthyA。然CgThyX與FAD鍵結的情況與其它菌株的ThyX有所差異，而對於整個催化反應的進行FAD又佔有非常重要的角色，由此推測這樣的偏差將導致CgThyX無法催化dTMP的形成，因此生成dTMP的工作就需由CgThyA來執行。在本研究中，我們分別解出ThyX和ThyA原始蛋白質結構以及ThyX複合物蛋白質結構。CgThyX結構主要由三個區域所組成：頂端螺旋結構、底部螺旋結構和中間α/β混合區域。由複合物晶體的結構分析中顯示出FAD鑲嵌於內部，但是與其他FAD-dependent的thymidylate synthases比較起來是有差異的，且整個結構也屬於相對鬆散的構形。CgThyA結構由七個α螺旋和八個β平板所組成，且於空間中會排列組織成三個層面，其中佔整個結構最大部份是由六個由β平板構成的第二層面。經由結構上的分析我們可以了解CgThyX不具活性可能是因為FAD的關係造成與其他菌種的ThyX之區別，接著再分析CgThyA的蛋白質序列與結構上催化活性胺基酸（Pro-Cys-His）的位置可以推測ThyA催化過程，由此可知，於穀胺酸棒狀桿菌NCHU87078中dTMP的行成主要是靠ThyA而不是ThyX。
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