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| アズリン | |||||||||
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 アズリンテトラマー、緑膿菌 | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| シンボル | 銅結合 | ||||||||
| パム | PF00127 | ||||||||
| SCOP2 | 5azu / スコープ / SUPFAM | ||||||||
| 医療機器 | cd13922 | ||||||||
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アズリンは、シュードモナス属、ボルデテラ属、またはアルカリゲネス属細菌に見られる、小さなペリプラズム細菌性青色銅タンパク質です。アズリンは、 Cu(I) と Cu(II)の間で酸化還元反応を起こすことで、シトクロム鎖に関連する酵素間の一電子移動を調節します。アズリン四量体の各モノマーは、分子量が約 14kDa で、銅原子を 1 つ含み、強い青色をしており、308 nm を中心とする蛍光発光帯を持っています。
アズリンと擬似アズリンは細菌の脱窒プロセスに関与している。[1]グラム陰性細菌の緑膿菌はシトクロム c551 と相互作用して脱窒反応を起こす。緑膿菌由来のアズリンはI 型青色銅タンパク質(キュプレドキシン) であり、シトクロム c551 (9 kDa) はヘム含有シトクロムである。アズリンは活性部位の近くに比較的大きな疎水性パッチを持ち、この疎水性パッチ内の 2 つの残基、Met-44 と Met-64 が酸化還元パートナーであるシトクロム c551 および亜硝酸還元酵素との相互作用に関与していると考えられている。[2]
電子伝達特性とは無関係ですが、アズリンは腫瘍抑制タンパク質 p53 との相互作用を通じて抗癌特性を持つことが判明しています。
タンパク質の機能
酸化された形態では、アズリン (Cu 2+ Az) は酸化還元パートナーから電子を受け取り、次の反応に従って還元されます。
- Cu 2+ Az + e − → Cu + Az
酸化還元電位は310mVである。[3]
アズリンの高度に相互接続されたβシート構造は、その電子移動中心（銅結合側）と強く結合している。[4]アズリンの長距離電子移動機構において水素結合が役割を果たしていることを示唆する実験的証拠が多数存在する。これらの観察結果を総合すると、電子はポリペプチドと水素結合に沿ってタンパク質を通り抜け、アズリンは長距離タンパク質内電子移動（ LRET）を研究するための有用なモデルシステムとなることが示唆される。[4]
タンパク質構造
アズリンは、約 14 kDa の重量のモノマータンパク質で、128 個のアミノ酸から構成され、8 本のベータ ストランドがベータ バレル構造で配置されています。[5]ストランドは、ターンと単一のアルファ ヘリックス挿入によって接続されています。[5]単一原子の銅結合部位は、各モノマーの表面から北端に向かって約 7 Å 下に位置しており、そこにある銅原子は、広範囲の疎水性パッチに囲まれた 5 つのリガンドによって配位されています。[6]
3 つのエクアトリアル銅配位子は、チオラート (Cys112) と 2 つのイミダゾール (His46、His117) で構成され、Gly45 と Met121 のカルボニル酸素原子が 2 つの弱い軸配位子として機能します。[5] Gly45 を除いて、上記の銅結合構成は、これまでに決定されたすべての青色タイプ 1 銅結合タンパク質の構造に共通しています。[7]配位すると、配位子金属複合体は歪んだ三角双錐形状になり、銅 (Cu(I)) 還元状態を銅 (Cu(II)) 酸化状態よりも安定化します。[5]銅 d 軌道とその配位子 p 軌道間の構造的に課されたバックボンディングにより、銅状態がさらに安定化される可能性があります。[8]
アズリンに関する既存の構造情報は、主にタンパク質の単一部位変異体のX線結晶構造解析研究から得られたものです。結晶構造解析によって解明された注目すべき構造的特徴には、8つの連結したβ鎖から形成されたβサンドイッチモチーフ[5]と、βシート4と5を連結するバレルの外側のαヘリックスセグメント[5]が含まれます。
アズリンの Cu(I)/Cu(II) 酸化還元電位は、他のほとんどの銅錯体よりも一般的に高いが、Met121 (アズリンの赤道銅配位子の 1 つ) を置き換えた構造研究では、チオラート銅配位子がなくても高い還元電位が妨げられるわけではないことが実証されている。これは、位置 121 の大きな疎水性残基も銅原子の酸化還元電位を上昇させるためである。[8]したがって、高い酸化還元電位は、金属結合部位から水が排除されたことに起因しており、この条件はかさばる疎水性残基の存在によってさらに強化されている。[8]
逆に、負に帯電した残留物は、より正に帯電した銅イオンの第二銅形態を安定化させるため、酸化還元電位を低下させる。[8]
生物学的機能
窒素固定生物で発現すると、アズリンは窒素循環の脱窒経路の酵素である亜硝酸還元酵素への電子供与体として機能します。[9]
アズリンは芳香族アミン脱水素酵素からシトクロム酸化酵素へ、また一部のc型シトクロムから亜硝酸還元酵素へ電子を渡すことにより、第一級アミンの酸化的脱アミノ化をサポートします。[10]
疾患の関連性
アズリンは、がんを含む様々な疾患の潜在的な治療薬として大きな注目を集めています。[11]生体内では、アズリンは人体への毒性を最小限に抑えながら、人間の黒色腫や乳がん組織の退縮を誘導することが実証されています。[11]
アズリンは、酵素のp28ドメインを介して癌細胞に優先的に進入する。このドメインは、酵素の拡張αヘリックス領域にほぼ相当する。[11]癌細胞では、アズリンはp53と複合体を形成し、これを安定化させ、E3ユビキチンリガーゼとの結合を防ぐ。E3ユビキチンリガーゼは、結合してタンパク質を破壊対象としてマークする。[12] 4つのアズリン分子が各p53モノマーに高親和性で結合する。[12] p53/アズリン複合体は核に移動し、そこでp53はプロアポトーシス遺伝子BaxおよびNoxaの転写をアップレギュレーションする。[12] p53は細胞周期阻害剤の発現も活性化し、腫瘍細胞がG1期またはS期を超えて進行するのを防ぐ。[12]この経路はアズリンの抗癌活性において重要な役割を果たしているが、アズリンとp53の相互作用の詳細は十分に解明されていない。
米国での第1相臨床試験では、アズリンのp28アミノ酸フラグメントを投与された15人のステージIV癌患者において、部分的および完全な腫瘍退縮効果が実証された。[13] p28フラグメントを用いた別の第1相試験では、脳腫瘍を患う小児患者に対するアズリンの治療効果が実証され、その後、米国食品医薬品局はp28を神経膠腫の希少疾病用医薬品として指定することを承認した。[14]
アズリンの他のドメインも、癌細胞で血管新生を誘導するEphB2受容体などの細胞表面受容体チロシンキナーゼに結合して強力な抗癌活性を示す可能性があります。 [14]これは、アズリンが治療効果を発揮すると提案されているもう1つのメカニズムです。
参照
参考文献
- ^ De Rienzo F、Gabdoulline RR、Menziani MC 、Wade RC (2000 年 8 月)。「ブルー銅タンパク質: 分子相互作用特性の比較分析」。 タンパク質科学。9 (8): 1439–54。doi : 10.1110/ps.9.8.1439。PMC 2144732。PMID 10975566。
- ^ Yamada T, Goto M, Punj V, Zaborina O, Kimbara K, Das Gupta TK, Chakrabarty AM (2002 年 12 月). 「細菌の酸化還元タンパク質であるアズリンは、腫瘍抑制タンパク質 p53 の複合体形成と安定化を介して J774 マクロファージのアポトーシスを誘導する」.感染と免疫. 70 (12): 7054–62. doi :10.1128/IAI.70.12.7054-7062.2002. PMC 133031. PMID 12438386.
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