Proteoglycan
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硫酸転移酵素

(Update issue: Sep 15, 2007)
グリコサミノグリカン合成で働く硫酸転移酵素の多様な基質特異性
　グリコサミノグリカンのくり返し二糖部分の硫酸化を行う硫酸転移酵素には、表1に示す特異性を持った酵素がの存在が推定されるが、最近までにそのうちの大部分の精製、クローニングが行われた。精製、クローニングされた硫酸転移酵素の基質特異性の研究から、硫酸転移酵素は、硫酸基が転移される糖残基の種類、位置、隣接する糖残基の構造などを厳密に認識している。しかしある硫酸転移酵素は、基質特異性に関してある幅を示した（以下の記述では特異性を表1の番号で示した）。現在までに分かっている特異性として、C6STが１の活性と10の活性を持ち、HS2STが17の活性と18の活性を持つことが分かっている。非還元末端のGlcNAcの６位に硫酸基を転移する硫酸転移酵素が複数クローニングされた。これらの中でC-GlcNAc6STはケラタン硫酸の硫酸化が低下して起きる斑状角膜変性症の原因遺伝子としてクローニングされ、角膜でのケラタン硫酸合成に関与していると考えられる。NDSTは13の硫酸転移酵素活性だけでなくＮデアセチラーゼ活性ももつ２機能性酵素であり、このタンパク質のカルボキシル側のペプチドを発現させると、13の活性だけが発現することが示された(38)。硫酸転移酵素は硫酸基が転移される糖残基だけでなく、隣接する糖残基の種類や硫酸基の存在も認識することが知られている。例えば、HS2STはGlcNSの非還元側に隣接するIdoAの２位を硫酸化するがGlcNS(6SO4)の非還元側に隣接するIdoAは硫酸化しないという特異性を示し、3-O-ST-1, -2,はそれぞれGlcA、IdoA(2SO4)またはGlcA(2SO4) の還元側に隣接するGlcNSの３位を、3-O-ST-3Aは IdoA(2SO4)の還元側に隣接するGlcNの３位を硫酸化する特異性を示し、HS6ST-1, -2はそれぞれIdoA、GlcAの還元側に隣接するGlcNSを好んでその６位を硫酸化する特異性を示した。
Figure
硫酸転移酵素遺伝子
　今までにクローニングされたグリコサミノグリカン硫酸転移酵素は、ゴルジ内腔のタンパク質と推定される3-O-ST-1以外は全てII型膜タンパク質であった。アミノ酸配列の相同性から、硫酸転移酵素は表２に示す5つのグループに分類が可能である。各グループ間にはほとんど相同性はみられない。HS2STグループに含まれるSd proteinとPipe ST2は、それぞれショウジョウバエの染色体分離に関与する遺伝子、背腹軸を決める遺伝子として同定された遺伝子の産物であり、HS2STと有意の相同性を示すが、硫酸転移酵素活性を持つことはまだ証明されていない。Torpedo NSISTは、Torpedoの発電器官のシナプス膜に存在する、Dystroglycanやその他の成分に発現している糖鎖を認識するモノクローン抗体により発現クローニングにより得られた。NSISTはC6STと比較的高い相同性を示し、in vitro でC6ST活性を示した（未発表）。C6STグループ、C4STグループには、グリコサミノグリカン硫酸転移酵素だけでなく、糖蛋白質糖鎖の硫酸化を行う硫酸転移酵素も含まれており、グリコサミノグリカンと糖蛋白質糖鎖の硫酸化は共通の遺伝子から進化した硫酸転移酵素により行われていると考えられる。


硫酸転移酵素のPAPS結合部位
　エストロジェン硫酸転移酵素のＸ線結晶回折からPAPSの結合部位と推定される２ヶ所の配列が指摘された(43)（図２）。5'-ホスホサルフェイト結合部位（5'PSB）のPKSGTTW，3'-ホスフェイト結合部位（3'PB）のX4RX7SX3である。5'PSBの２番目のK(R)と５番目のT(S)、及び3'PBのRとSは今までに報告された殆どの硫酸転移酵素で保存されていた（図３）。

Figure
図２　エストロジェン硫酸転移酵素のPAPS結合ドメイン（文献43）。

R130とS138が3'Pと結合し、K48とT51が5'Pと結合している。
これらのアミノ酸は図３に示すように大部分の硫酸転移酵素で保存されている。
Figure

図３ 種々の硫酸転移酵素におけるPAPS結合部位のアミノ酸配列
　種々の硫酸転移酵素におけるPAPS結合部位のアミノ酸配列。5' PBSと3'PBは、mESTのＸ線結晶解析で示された5'ホスホ硫酸結合部位と3'リン酸結合部位の配列をそれぞれ示す。太字はNDST-1, -2, -3を除く全ての硫酸転移酵素で
保存されているアミノ酸残基を示す。各モチーフの開始アミノ酸番号を左側に示した。EST, エストロジェン硫酸転移酵素；GalCerST, ガラクトシルセラミド3-O硫酸転移酵素。その他の硫酸転移酵素の略号は表１参照。m, マウス；h, ヒト；c, ニワトリ；ham, ハムスターを表す。文献43の図を改変した。
羽渕　脩躬（愛知教育大学）
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2001年 5月 15日
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