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稻米中3-磷酸甘油醛脫氫酶之蛋白結構與功能分析
Structure and Functional Analysis of Glyceraldehyde-3-phosphate Dehydrogenase from Oryza Sativa
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摘要
稻米細胞質內的3-磷酸甘油醛脫氫酶屬於3-磷酸甘油醛脫氫酶家族的一員，分類編號E.C.1.2.1.12，為醣解作用所需的基本酵素。這個酵素僅使用菸醯胺線嘌呤二核苷酸作為輔酶，對3-磷酸甘油醛進行磷酸化，使其轉變為1,3-二磷酸甘油酸。相較於此，分類編號E.C.1.2.1.13的3-磷酸甘油醛可以使用醯胺線嘌呤二核苷酸或醯胺線嘌呤二核苷酸磷酸作為輔酶，進行逆反應。使用X光結晶繞射法解出稻米細胞質的3-磷酸甘油醛脫氫酶蛋白結構，包括純蛋白結構、與輔酶醯胺線嘌呤二核苷酸結合的蛋白結構以及與硫酸根結合的蛋白結構。與目前其他已被發表的3-磷酸甘油醛脫氫酶結構類似的是，稻米的3-磷酸甘油醛脫氫酶同樣以四個相同次單元聚合物的型態存在，每個次單元也可以分為三個主要區域：催化區域、輔酶結合區域和S-loop區域。此外，輔酶醯胺線嘌呤二核苷酸亦藉由氫鍵與蛋白質結合，一些特定氨基酸形成帶有正電荷的區域，藉此吸引-磷酸甘油醛的磷酸根，在此僅以硫酸根模擬磷酸根的位置。然而，還有一些現象似乎尚未被討論過。第37個氨基酸，苯丙氨酸，在醯胺線嘌呤二核苷酸上方形成一個瓶頸，或許可以增進醯胺線嘌呤二核苷酸的結合能力，然而這個假設還須進一步的證實。除此之外，雖然脯氨酸193與天冬氨酸35已在先前的研究成果中，被證實是造成對醯胺線嘌呤二核苷酸具有專一性的關鍵氨基酸，但從結構上分析，苯丙氨酸37也對醯胺線嘌呤二核苷酸的專一性具有關鍵作用。藉由安基酸序列的比對，可以發現脯氨酸與天冬氨酸存在於所有對醯胺線嘌呤二核苷酸具有專一性的蛋白質中，但苯丙氨酸37僅存在於較高等生物的3-磷酸甘油醛脫氫酶。這或許意味著某種演化上的結果，並可能再不同物種間造成不同的生理現象。
參考文獻
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