ヘムd生合成に伴う小型c型チトクロムNirCの結晶構造から、結晶中に混在するオリゴマー状態が明らかに

The crystal structure of the heme d biosynthesis-associated small c-type cytochrome NirC reveals mixed oligomeric states in crystallo.

• Thomas Klünemann
• Steffi Henke
• Wulf Blankenfeldt

抄録

モノヘム c 型シトクロムは、生命のすべての領域で重要な電子輸送体です。シトクロムは、共有結合したヘムを取り囲む3つのαヘリックスによって特徴づけられる共通の折り目を持っています。多くのモノヘムc型シトクロムの興味深い特徴は、それらのαヘリックスの少なくとも1つを交換することによってオリゴマーを形成する能力であり、これはしばしば3Dドメインスワッピングと呼ばれています。ここでは、日和見病原菌緑膿菌による亜硝酸還元に関与する他のタンパク質と共コードされたc型チトクロムであるNirCの結晶構造を決定した。結晶は異方的に回折し、最大分解能2.12Å(球体分解能2.83Å)まで回折し、初期相はFe-SAD法で得られ、不斉単位に11本のNirC鎖が存在することが明らかになった。驚くべきことに、これらのプロトンマーは、1つのモノマーと2つの異なるタイプの3次元ドメイン置換二量体に配列しており、そのうちの1つは顕著な非対称性を示している。モノマーと二量体の同時観察は、結晶化に必要なタンパク質濃度の高さと、モノヘムc型サイトクロムの構造可塑性との相互作用を反映していると考えられますが、モノマーに保存された構造モチーフを同定し、類似タンパク質との比較を行うことで、NirCの未知の機能を解明するための新たな手がかりが得られるかもしれません。

Monoheme c-type cytochromes are important electron transporters in all domains of life. They possess a common fold hallmarked by three α-helices that surround a covalently attached heme. An intriguing feature of many monoheme c-type cytochromes is their capacity to form oligomers by exchanging at least one of their α-helices, which is often referred to as 3D domain swapping. Here, the crystal structure of NirC, a c-type cytochrome co-encoded with other proteins involved in nitrite reduction by the opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa, has been determined. The crystals diffracted anisotropically to a maximum resolution of 2.12 Å (spherical resolution of 2.83 Å) and initial phases were obtained by Fe-SAD phasing, revealing the presence of 11 NirC chains in the asymmetric unit. Surprisingly, these protomers arrange into one monomer and two different types of 3D domain-swapped dimers, one of which shows pronounced asymmetry. While the simultaneous observation of monomers and dimers probably reflects the interplay between the high protein concentration required for crystallization and the structural plasticity of monoheme c-type cytochromes, the identification of conserved structural motifs in the monomer together with a comparison with similar proteins may offer new leads to unravel the unknown function of NirC.

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