菌類がステロールにアミノ酸を付ける仕組みを解明~ tRNAを使って脂質を修飾する酵素ErdSの構造と働きを解明~

ad

2026-05-28 東京大学

東京大学とフランス・ストラスブール大学などの国際共同研究チームは、真菌の細胞膜主要成分であるエルゴステロールにアスパラギン酸を付加する酵素「ErdS」の立体構造と作用機構を解明した。クライオ電子顕微鏡解析により、ErdSにはエルゴステロールを認識する特異的な結合ポケットが存在することを発見した。また、通常はタンパク質合成で利用されるtRNAが、アスパラギン酸を運ぶ「スイングアーム」のような役割を果たし、酵素内の二つの活性部位間で基質を受け渡すことで効率的な脂質修飾を実現していることを明らかにした。さらに、erdS遺伝子の欠損や発現異常は胞子形成、発芽、菌糸成長、ストレス応答に影響を与え、アスパラギン酸修飾エルゴステロール(Erg-Asp)が真菌の発生や膜恒常性維持に重要であることが示された。本研究は、tRNAがタンパク質合成以外にも利用される分子機構を構造レベルで示した成果であり、真菌特有の脂質代謝経路の理解を深めるとともに、新規抗真菌薬開発の標的候補としてErdSの有用性を示した。成果はNature Communications誌に掲載された。

菌類がステロールにアミノ酸を付ける仕組みを解明~ tRNAを使って脂質を修飾する酵素ErdSの構造と働きを解明~
ErdSによるtRNA依存的なErg-Asp合成

<関連情報>

エルゴステリルアスパラギン酸シンターゼの構造解析により、捕捉されたtRNAがアミノアシル化ステロールの合成において、まるで義肢のような振り子のように利用される仕組みが明らかになった Structure of ergosteryl-aspartate synthase reveals how an entrapped tRNA is used like a prosthetic swinging arm in the synthesis of aminoacylated sterols

Hanako Murayama,Nathaniel Yakobov,Nassira Mahmoudi,Sasha Legrosdidier,Nicolas Fournier,Solène Zuttion,Kanata Matsumoto,Michihiro Nishimura,Jingwei Ji,Bruno Senger,Laurence Huck,Howard B. Gamper,Yoshiaki Kise,Ralph E. Kleiner,Mathieu Frechin,Ya-Ming Hou,Hubert D. Becker,Yuzuru Itoh,Frédéric Fischer & Osamu Nureki
Nature Communications  Published:28 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-73135-8

Abstract

Ergosteryl-3β-O-L-aspartate synthase (ErdS) catalyzes tRNA-dependent aspartylation of ergosterol, a lipid essential for fungal cell membrane integrity. However, the functional significance of ergosteryl-aspartate and the molecular mechanisms underlying its synthesis remain unclear. Here, we show that ErdS localization is highly dynamic and that Erg-Asp is required for proper hyphal growth, sporulation, and spore germination, and likely influences stress tolerance. The cryo-electron microscopy structure of ErdS revealed an unprecedented sterol-binding pocket. In addition, the structures in complex with a non-hydrolyzable Asp-N-tRNAAsp show a tRNA-guided intramolecular aminoacyl transfer mechanism between two functional domains of the enzyme. The CCA end of tRNAAsp undergoes a large displacement to reach the aa-tRNA transfer active site, while the tRNA elbow is clamped by a long extension an N-terminal α-helix. The present structural and mutational analyses demonstrate that domain fusion, dynamic repositioning, and tRNA-mediated substrate handover underlie the multifunctional catalytic efficiency of ErdS and participates in Erg-Asp synthesis independently from protein synthesis. These findings elucidate the regulatory mechanism of tRNA-dependent sterol modification and provide insights into fungal membrane dynamics, highlighting potential targets for antifungal therapies.

生物化学工学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました