ヒトACAT1の触媒作用と基質特異性の構造基盤

Structural basis for catalysis and substrate specificity of human ACAT1.

• Hongwu Qian
• Xin Zhao
• Renhong Yan
• Xia Yao
• Shuai Gao
• Xue Sun
• Ximing Du
• Hongyuan Yang
• Catherine C L Wong
• Nieng Yan

抄録

アシルコエンザイム A:コレステロールアシル転移酵素（ACAT）は、膜結合型 O-アシル転移酵素（MBOAT）ファミリーの一員として、アシルコエンザイム A からコレステロールへのアシル基の移動を触媒し、コレステロールが細胞内に貯蔵され血漿中に輸送される主要な形態であるコレステロールエステルを生成します。ACATは、動脈硬化、アルツハイマー病、がんなどの疾患の治療薬として注目されています。ここでは、ヒトACAT1の二量体としての低温電子顕微鏡構造を示す。各プロトマーは9つの膜貫通セグメントから構成されており、細胞質トンネルと膜貫通トンネルは予測される触媒部位に収束している。構造誘導突然変異解析から得られた証拠は、アシルコエンザイムAが細胞質トンネルから活性部位に入るのに対し、コレステロールは膜貫通トンネルから側方から入ることを示唆している。この構造および生化学的特徴付けは、ACAT1が不飽和アシル鎖を好むことを合理化するのに役立ち、MBOATファミリー内の酵素の触媒機構についての洞察を提供します。

As members of the membrane-bound O-acyltransferase (MBOAT) enzyme family, acyl-coenzyme A:cholesterol acyltransferases (ACATs) catalyse the transfer of an acyl group from acyl-coenzyme A to cholesterol to generate cholesteryl ester, the primary form in which cholesterol is stored in cells and transported in plasma. ACATs have gained attention as potential drug targets for the treatment of diseases such as atherosclerosis, Alzheimer's disease and cancer. Here we present the cryo-electron microscopy structure of human ACAT1 as a dimer of dimers. Each protomer consists of nine transmembrane segments, which enclose a cytosolic tunnel and a transmembrane tunnel that converge at the predicted catalytic site. Evidence from structure-guided mutational analyses suggests that acyl-coenzyme A enters the active site through the cytosolic tunnel, whereas cholesterol may enter from the side through the transmembrane tunnel. This structural and biochemical characterization helps to rationalize the preference of ACAT1 for unsaturated acyl chains, and provides insight into the catalytic mechanism of enzymes within the MBOAT family.