NAD利用代謝経路の新しい成分の同定とその生化学的機能の予測

ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（NAD）は、数多くのレドックス反応に参加する普遍的な補因子です。また、ADP-リボース部分体の追加やアシル基の除去を通じて、タンパク質や核酸の調節修飾の基質でもあります。本研究では、NAD利用代謝および高分子修飾システムにおける新しい酵素および基質結合タンパク質を明らかにするために、詳細な配列、構造、及びゲノムコンテキスト分析を使用します。私たちは、腸内細菌大腸菌YbiAと多様な細菌、真核生物、大型DNAウイルス、及び一本鎖RNAウイルスからの関連ドメインファミリーが、ADP-リボース誘導体で機能するおそらく未認識のNAD利用経路の成分であると予測します。文脈分析を用いて、これらのタンパク質の一部がRNA修復において機能する可能性があることを示します。そこではNADが2'-3'環状ホスホジエステル結合を除去するために使用されます。同様に、YbiA関連酵素の別のファミリーが、未認識のADP-リボシル化酵素と共に、タンパク質の新しいNAD依存性ADP-リボシル化システムを構成する可能性が高いことを予測します。類似のADP-リボシル化酵素も他の関連システムのMACROまたはADP-リボシルグリコヒドロラーゼドメインタンパク質と連携しており、これらの新しいシステムは、DraG-DraTシステムに類似したADP-リボシル化酵素とリボシルグリコヒドロラーゼ酵素の対を含む可能性が高いことを示唆しています。また、これらの関連するADP-リボシル化酵素/リボシルグリコヒドロラーゼが細菌の特定の制限修飾酵素を調節する可能性があるという証拠を提示します。これらの、細菌のポリモーフィックトキシンおよび宿主指向トキシンシステムに見られるADP-リボシル化酵素は、このフォールドの進化と真核生物のポリADP-リボシル化酵素およびNEURL4様ARTの起源、これらが中心小体の組立てに関与しているかもしれません。私たちはまた、アスパラギン合成酵素およびAMP化ペプチドリガーゼと関連して、ニコチン酸誘導体化合物の合成に関与する可能性のある新しい生合成経路を推測します。この分析から得られたデータを用いて、キーNAD利用酵素の起源と初期進化の軌跡を理解し、今後の生化学的調査のための対象を提示します。