メタロシャペロンを用いたチトクロム酸化酵素のCu中心集合体の構造的基盤と機構の解明

Structural basis and mechanism for metallochaperone-assisted assembly of the Cu center in cytochrome oxidase.

• Fabia Canonica
• Daniel Klose
• Raphael Ledermann
• Maximilian M Sauer
• Helge K Abicht
• Nick Quade
• Alvar D Gossert
• Serge Chesnov
• Hans-Martin Fischer
• Gunnar Jeschke
• Hauke Hennecke
• Rudi Glockshuber

抄録

シトクロム酸化酵素のサブユニットII(CoxB)上に存在する構造的にユニークな二核銅-銅レドックス中心(Cu)の生合成機構は長年の謎であった。ここでは、CoxBと銅輸送シャペロンであるScoIとPcuCの-型からCoxB-Cu中心をin vitroで再構成した。その結果、これまで知られていなかった高安定なScoI-Cu-CoxB複合体が、この経路の最初の中間体として急速に形成されることを明らかにした。さらに、PcuCにはCuとCuの2つの銅結合部位があり、PcuC-Cu-CuのみがCoxB-CuをScoI-Cu-CoxB複合体から放出できることを構造データから明らかにした。次いで、第二当量のPcuC-Cu-CuからCoxB-CuへのCuの移動により、CoxB-Cu中心が定量的に形成された。この金属化経路は、すべての利用可能なin vivoデータと一致しており、Cuセンター形成に必要なCuイオンの供給源とCoxBへのそれらの配信の順序を特定します。

The mechanisms underlying the biogenesis of the structurally unique, binuclear Cu•Cu redox center (Cu) on subunit II (CoxB) of cytochrome oxidases have been a long-standing mystery. Here, we reconstituted the CoxB•Cu center in vitro from -CoxB and the -forms of the copper transfer chaperones ScoI and PcuC. A previously unknown, highly stable ScoI•Cu•CoxB complex was shown to be rapidly formed as the first intermediate in the pathway. Moreover, our structural data revealed that PcuC has two copper-binding sites, one each for Cu and Cu, and that only PcuC•Cu•Cu can release CoxB•Cu from the ScoI•Cu•CoxB complex. The CoxB•Cu center was then formed quantitatively by transfer of Cu from a second equivalent of PcuC•Cu•Cu to CoxB•Cu. This metalation pathway is consistent with all available in vivo data and identifies the sources of the Cu ions required for Cu center formation and the order of their delivery to CoxB.