九州シンクロトロン光研究センター
県有ビームライン利用報告書
課 題 番 号 ： 1209090F

Ｂ Ｌ 番 号 ： BL07

（様式第 5 号）

薬 物 代 謝 に 関 わ る 硫 酸 転 移 酵 素 SULT の Ｘ 線 結 晶 構 造 解 析
X-ray crystal structural analysis of sulfotransferase
西依利晃, 角田佳充

Toshiaki Nishiyori, Yoshimitsu Kakuta
九州大学農学部

Faculty of Agriculture, Kyushu University※１※２

先 端 創 生 利 用（ 長 期 タ イ プ 、長 期 ト ラ イ ア ル ユ ー ス ）課 題 は 、実 施 課 題 名 の 末 尾 に 期 を 表 す（ Ⅰ ）、（ Ⅱ ）、（ Ⅲ ） を 追 記 し て 下 さ い 。
利 用 情 報 の 開 示 が 必 要 な 課 題 は 、本 利 用 報 告 書 と は 別 に 利 用 年 度 終 了 後 二 年 以 内 に 研 究 成 果 公
開 ｛ 論 文 （ 査 読 付 ） の 発 表 又 は 研 究 セ ン タ ー の 研 究 成 果 公 報 で 公 表 ｝ が 必 要 で す 。 (ト ラ イ アルユースを除く)

１．概要（注：結論を含めて下さい）
硫 酸 転 移 酵 素 （ SULT） は 哺 乳 動 物 に お い て 、 PAPS を 硫 酸 基 供 与 体 と し て 用 い 、 生 体
内 の ホ ル モ ン や 神 経 伝 達 物 質 、ま た 生 体 異 物 や 薬 物 な ど と い っ た 低 分 子 化 合 物 の ヒ ド ロキ シ ル 基 に 硫 酸 基 を 転 移 す る 反 応 を 触 媒 し 、そ れ ら の 濃 度 調 節 や 解 毒 代 謝 を 行 う 。SULTには、数多くのアイソフォームが存在し、それぞれ基質特異性が異なっている。ヒト
SULT の 一 つ hSULT1C4 は 主 に 低 分 子 フ ェ ノ ー ル 化 合 物 に 対 し て 基 質 特 異 性 を 持 つ 。 本酵素の基質特異性の構造基盤を明らかにするために X 線結晶構造解析による立体構造決 定 を 試 みた 。回 折 実験 を 行 っ た結 果 、分 解能 が 低 く 、立 体 構 造 解析 に は 適 さな い 結 晶
で あ る こ と が 判 明 し た 。今 後 は 、結 晶 化 条 件 を 最 適 化 し て 立 体 構 造 解 析 に 適 し た 結 晶 の作製を行っていく予定である。
In mammals, the cytosolic sulfotransferases (SULTs) play important roles in the Phase II
detoxification of xenobiotics as well as in the homeostasis of catecholamine neurotransmittersand steroid/thyroid hormones. SULTs utilize 3'-phosphoadenosine 5'-phosphosulphate (PAPS)
as the sulfonate donor to catalyze the sulfonation of substrate compounds, yielding
3'-phosphoadenosine 5'-phosphate (PAP) and sulfonate conjugates. In human, hSULT1C4 has awidespread tissue distribution and has been shown to metabolize catecholamines and play asignificant role in the metabolism of a broad range of xenobiotics. To better understand thestructural basis for its substrate specificity, we attempted to determine the crystal structure ofhSULT1C4 in complex with a variety of xenobiotics.

２．背景と目的
硫酸転移酵素（SULT）は哺乳動物において、PAPS を硫酸基供与体として用い、生体内のホルモンや神経伝達物質、また生体異物や薬物などといった低分子化合物のヒドロキシル基に硫酸基を転移する反応を触媒し、それらの濃度調節や解毒代謝を行う 1)。SULT には、数多くのアイソフォームが存在し、それぞれ基質特異性が異なっている。その内、ヒト hSULT1C2 は主に低分子フェノール化合物に対して基質特異性を持つ。特に、合成女性ホルモン Diethylstilbestrol (DES)などの、より大きなサイズの基質に対しても活性を持つ特徴を持っている。そこで本研究は、X 線結晶構造解析によりhSULT1C4 の立体構造を決定し、hSULT1C2 との基質特異性の構造基盤を明らかにすることを目的とした。

３．実験内容（試料、実験方法、解析方法の説明）
事前に作成したhSULT1C4の結晶を、クライオループを用いてglycerolを含むCryoprotectantsolutionのドロップに数秒間浸し、結晶を－180 ℃で凍らせ、X線を照射した。X線照射後、得られた回折点の観察を行った。今回、X線の照射を行った結晶の結晶化条件はFig.1に示す2条件である。
なお、いずれの結晶ともサンプル溶液とリザーバー溶液をそれぞれ1μlずつ混合し、ハンギングドロップ蒸気拡散法により結晶化を行うことにより得られた。

Fig1. X線照射を行った結晶とその結晶化条件
また、結晶を浸した Cryoprotectant solution の組成は、Fig.1 (A)の結晶を浸したものが、50 mM
Tris-HCl, pH 8.0, 50 mM NaCl, 2% Tacsimate pH 8.0,100 mM Tris-HCl pH 8.5, 18% PEG 3350, 30%
glycero で X 線を照射するのに適切なクライオ条件となり、Fig.1 (B)の結晶は、結晶化ドロップそのものが蒸気拡散により十分に PEG 3350 の濃度が高い状態となっていたので、Cryoprotectant
solution に浸さず、そのままの状態でクライオ条件となった。

４．実験結果と考察
X 線回折実験の結果、Fig.1 (A) の結晶では Fig.2 のように、回折点を得ることはできたものの、回折データを取ることができるほどはっきりした点ではなかった。また、Fig.1 (B) の結晶では回折点を全く得ることができなかった。この結果から、Fig.1 (A) の結晶は hSULT1C4 の結晶ではあるものの、結晶の大きさ、厚みが不十分であったためうまく回折点を得ることができなかったのではないかと考えられ、Fig.1 (B) の結晶は結晶自体の大きさはあったが、回折能を与えるのに十分な質がなかったものと考えられた。
５．今後の課題
今回の回折実験により、結晶の質が確認できた。今後、十分な回折能を与える結晶を作製するために、結晶化条件の最適化を進める予定である。

６．参考文献

1) Robinsons.P.W, and Lipmann. F. J Biol Chem. 229, 837-851 (1957)
2) Abdellah Allali-Hassani, Patricia W Pan,Ludmila Dombrovski, Rafael Najmanovich,Wolfram Tempel,Aiping Dong, Peter Loppnau,Fernando Martin, Janet Thonton, Aled M Edwards, Alexey Bochkarev,
Alexander N Plotnikov, Masoud Vedadi, and Cheryl H Arrowsmith. PLoS Biol. 5, e97(2007)

７．論文発表・特許（注：本課題に関連するこれまでの代表的な成果）なし

８．キーワード（注：試料及び実験方法を特定する用語を２～３）
硫酸転移酵素（SULT）/ X 線結晶構造解析

９．研究成果公開について②研究成果公報の原稿提出（提出時期：2014年 10 月）（提出時期：