[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

触媒なの? ?自殺する酵素?

[スポンサーリンク]

触媒とは、特定の化学反応の速度定数を早める物質で、自身は反応の前後で変化しないものです。また、生体内で起こる化学反応を触媒する分子を酵素と言います。

 

今回、これらの定義からはずれるsingle turnoverの酵素を紹介したいと思います。single turnoverって触媒じゃ無いじゃんと思うかもしれませんが、、、

 

Abhishek Chatterjee, N. Dinuka Abeydeera, Shridhar Bale, Pei-Jing Pai, Pieter C. Dorrestein, David H. Russell, Steven E. Ealick and Tadhg P. Begley, Nature 478, 542–546 (2011). doi:10.1038/nature10503

チアミン thiamine

チアミン thiamineはビタミンB1とも呼ばれています。補酵素型はthiamine pyrophosphate(TPP)と呼ばれ、図に示す構造をしています。バクテリア、植物、酵母などはthiamineを自身で生合成できるのに対し、人間は外部から摂取しなければなりません。

TPP biosynthesis.png

TPPの構造的な特徴は、thiazole環とpyrimidine環です。この二つのヘテロ環の生合成について、長い間研究が行われて来ました。そして現在、原核生物と真核生物では生合成機構が違うことが明らかとなっています。

 

今回紹介するTHI4とTHI5というタンパク質はそれぞれ、真核生物のTPPのthiazole環、pyrimidine環の生合成に関与しています。このタンパク質の反応機構は注目に値するものであり、nature誌では’’Suicide of a protein’’(自殺する酵素)として紹介されました。

 

THI4

真核生物において、TPPのthiazole環は、nicotinamide adenine dinucleotide (NAD)、glycine、cysteineを原料として合成されます。このcysteineですが、タンパク質(THI4)の活性部位のアミノ酸残基由来なのです。

つまり、THI4はthiazole環の生成に際し、活性残基であるcysを失ってしまうのです。そのため、THI4はsingle turnoverなのです。このような反応機構は大変珍しく、この点に於いて原核生物のTPPの生合成と大きく異なっています。

THI4.png

 

THI5

pyrimidine環の生合成ですが、Histidineとpyridoxal phosphate(PLP)が原料です。原核生物の生合成と異なり、真核生物のTPPの生合成におけるHistidineは、タンパク質(THI5)の活性部位のアミノ酸残基由来です。

THI5 His.png

反応機構ですが、まずPLPがLys62とimine中間体を形成してTHI5と結合します。その後、His66が反応します。PLPとTHI5の中間体の結晶も取られており、反応中間体は下に示すようになっています。

THI5 crystal structure.gif

 

反応後のタンパク質は?

THI4,THI5ともに4万近い分子量があります。ヘテロ環生合成の硫黄や窒素を供給するためだけに、生体はなぜわざわざTHI4,THI5のようなタンパク質を合成するのでしょうか?反応後のこの酵素が、速やかに分解され、アミノ酸が再利用される、ということはありません。なぜ生体は、このような手間のかかる方法を選んだのでしょうか?

 

そのひとつの理由として論文の筆者らは、次のように論じています。「THI4pは、DNAの保護やストレス応答に関係していて、過剰になったFeを運搬する働きがある」と。

ある反応で役目を果たしたタンパク質が、また別の反応で働くとしたら、生体システムは本当によくできていると思います。

 

自殺する酵素?

THI4、THI5の関わる反応は触媒反応ではないので、THI4、THI5は酵素ではありません。今回紹介したTHI4やTHI5のようなdonor proteinは、従来の酵素に対して’’自殺する酵素’’と呼ぶべきかもしれないとnature誌で紹介されてました。

生体が、なぜこのような生合成経路を選択したのか、また、なぜ原核生物と真核生物で生合成経路が違うのかについて研究してみたら面白いかもしれません。

 

参考文献

  1. Abhishek Chatterjee, N. Dinuka Abeydeera, Shridhar Bale, Pei-Jing Pai, Pieter C. Dorrestein, David H. Russell, Steven E. Ealick and Tadhg P. Begley, Nature 478, 542–546 (2011)
  2. Peter Roach, Nature 478, 463-464 (2011)
  3. Lai RY, Huang S, Fenwick MK, Hazra AB, Zhang Y, Rajashankar KR, Philmus B, Kinsland C, Sanders JM, Ealick SE, and Begley TP. Thiamin pyrimidine biosynthesis inCandida albicans: a remarkable reaction between histidine and pyridoxal phosphate. J. Am. Chem. Soc. 134:9157−9159. (2012)

 

関連書籍

[amazonjs asin=”4567431111″ locale=”JP” title=”医療を指向する天然物医薬品化学”]
Avatar photo

ゼロ

投稿者の記事一覧

女の子。研究所勤務。趣味は読書とハイキング ♪
ハンドルネームは村上龍の「愛と幻想のファシズム」の登場人物にちなんでま〜す。5 分後の世界、ヒュウガ・ウイルスも好き!

関連記事

  1. 少年よ、大志を抱け、名刺を作ろう!
  2. 触媒がいざなう加速世界へのバックドア
  3. カラムはオープン?フラッシュ?それとも??
  4. ボタン一つで化合物を自動合成できる機械
  5. フッフッフッフッフッ(F5)、これからはCF3からSF5にスルフ…
  6. 分子の聖杯カリックスアレーンが生命へとつながる
  7. 不斉Corey-Chaykovskyエポキシド合成を鍵としたキニ…
  8. 有機合成から無機固体材料設計・固体物理へ: 分子でないものの分子…

注目情報

ピックアップ記事

  1. クノール ピロール合成 Knorr Pyrrole Synthesis
  2. 高分子学会年次大会 「合成するぞ!」Tシャツキャンペーン
  3. 2016年化学10大ニュース
  4. 計算化学:汎関数って何?
  5. 化学者のためのエレクトロニクス講座~半導体の歴史編~
  6. チオール架橋法による位置選択的三環性ペプチド合成
  7. 深海の美しい怪物、魚竜
  8. Stadtfriedhof (ゲッチンゲン市立墓地)
  9. 書類選考は3分で決まる!面接に進める人、進めない人
  10. ビタミンB12 /vitamin B12

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2012年7月
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
3031  

注目情報

最新記事

MEDCHEM NEWS 34-1 号「創薬を支える計測・検出技術の最前線」

日本薬学会 医薬化学部会の部会誌 MEDCHEM NEWS より、新たにオープン…

医薬品設計における三次元性指標(Fsp³)の再評価

近年、医薬品開発において候補分子の三次元構造が注目されてきました。特に、2009年に発表された論文「…

AI分子生成の導入と基本手法の紹介

本記事では、AIや情報技術を用いた分子生成技術の有機分子設計における有用性や代表的手法について解説し…

第53回ケムステVシンポ「化学×イノベーション -女性研究者が拓く未来-」を開催します!

第53回ケムステVシンポの会告です!今回のVシンポは、若手女性研究者のコミュニティと起業支援…

Nature誌が発表!!2025年注目の7つの技術!!

こんにちは,熊葛です.毎年この時期にはNature誌で,その年注目の7つの技術について取り上げられま…

塩野義製薬:COVID-19治療薬”Ensitrelvir”の超特急製造開発秘話

新型コロナウイルス感染症は2023年5月に5類移行となり、昨年はこれまでの生活が…

コバルト触媒による多様な低分子骨格の構築を実現 –医薬品合成などへの応用に期待–

第 642回のスポットライトリサーチは、武蔵野大学薬学部薬化学研究室・講師の 重…

ヘム鉄を配位するシステイン残基を持たないシトクロムP450!?中には21番目のアミノ酸として知られるセレノシステインへと変異されているP450も発見!

こんにちは,熊葛です.今回は,一般的なP450で保存されているヘム鉄を配位するシステイン残基に,異な…

有機化学とタンパク質工学の知恵を駆使して、カリウムイオンが細胞内で赤く煌めくようにする

第 641 回のスポットライトリサーチは、東京大学大学院理学系研究科化学専攻 生…

CO2 の排出はどのように削減できるか?【その1: CO2 の排出源について】

大気中の二酸化炭素を減らす取り組みとして、二酸化炭素回収·貯留 (CCS; Carbon dioxi…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー