**ニュース概要**
窒素-酸素-硫黄（NOS）結合は、アロステリックなレドックススイッチとして機能し、レドックスの変動に応じて酵素活性を調節します。これまで、タンパク質中のNOS結合はリジンとシステインの間にのみ存在すると考えられていましたが、私たちの調査により、これらの結合はよく知られたリジン-NOS-システインの例を超えて広がっていることが明らかになりました。86,000以上の高解像度X線タンパク質構造を系統的に分析することで、アルギニン-NOS-システインやグリシン-NOS-システインを含む69の追加のNOS結合を発見しました。私たちの手法は、機械学習、量子力学的計算、および高解像度X線結晶構造データを統合し、これらの微妙な共有結合相互作用を系統的に検出し、その形成に関する重要な予測記述子を特定します。これらの未認識の結合の発見は、タンパク質化学の範囲を広げ、薬剤設計やタンパク質工学における標的調節を可能にするかもしれません。私たちの研究はNOS結合に焦点を当てていますが、この方法論の柔軟性により、構造的に解決可能な翻訳後修飾（PTM）を含む、さまざまな化学結合や共有修飾の調査が可能です。確立されたタンパク質モデルを再検討することで、この研究は系統的なデータ駆動型アプローチがタンパク質化学の隠れた側面を明らかにし、タンパク質の機能と安定性に対するより深い洞察を促す方法を強調しています。
**はじめに**
2021年、淋病治療の開発に向けた取り組みが、見過ごされていた共有結合に再び注目を集めました。このリジン-NOS-システイン結合は、レドックススイッチとして特徴付けられ、リジンの側鎖窒素とシステインの硫黄原子をつなぐ窒素-酸素-硫黄結合を持っています。最初に淋病菌のトランスアルドラーゼ酵素内で特定されたこの構造モチーフは、以来さまざまな生物に広がっています。これらの発見は特に重要で、リジン-NOS-システイン結合が細胞内のレドックス環境の変化に応じてタンパク質の構造と機能を調節するのに役立つからです。私たちのタンパク質構造における化学結合の継続的な特定は、追加の見過ごされたNOS結合や他の化学相互作用がタンパク質データバンクに存在する可能性を示唆しており、より詳細な調査の必要性を強調しています。この種の発見のための専用ツールが現在存在しないため、新しいタイプのNOS結合の特定方法を開発することは、タンパク質における新しい化学相互作用を探求する広範な努力を引き起こし、タンパク質化学の未踏の側面に光を当てるかもしれません。この分野の大きな課題は、系統的な化学結合発見アルゴリズムの欠如であり、アミノ酸残基とその相互作用の構造的詳細を取得するための実験的制約がそれに拍車をかけています。たとえば、X線結晶構造解析はタンパク質構造を特定するための強力な方法ですが、このアプローチの結果は、電子密度マップを正確に翻訳することに大きく依存しています。
