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| 3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素 | |||||||||
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| 識別子 | |||||||||
| EC番号 | 1.1.1.30 | ||||||||
| CAS番号 | 9028-38-0 | ||||||||
| データベース | |||||||||
| インテンズ | IntEnzビュー | ||||||||
| ブレンダ | BRENDAエントリー | ||||||||
| エクスパス | NiceZyme ビュー | ||||||||
| ケッグ | KEGGエントリー | ||||||||
| メタサイク | 代謝経路 | ||||||||
| プリアモス | プロフィール | ||||||||
| PDB構造 | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| 遺伝子オントロジー | アミゴー / クイックゴー | ||||||||
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酵素学では、3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素（EC 1.1.1.30）は、化学反応を触媒する酵素です。
したがって、この酵素の2 つの基質は( R )-3-ヒドロキシブタン酸とNAD +であり、3 つの生成物はアセト酢酸、NADH、およびH +です。この酵素は酸化還元酵素のファミリーに属し、具体的には、 NAD +または NADP + を受容体として供与体の CH-OH 基に作用します。
この酵素はケトン体の合成と分解、酪酸の代謝に関与します。
分類
この酵素の分類番号は EC 1.1.1.30 です。最初の数字は、この酵素が酸化還元酵素であることを意味し、これは、目的が酸化還元反応経路を触媒することであることを意味します。[1]続く 2 つの 1 は、酵素のサブクラスとサブサブクラスを示します。[1]この場合、1.1.1 は、この酵素が NAD(+) または NADP(+) を受容体として使用してドナー分子の CH-OH 基に作用する酸化還元酵素であることを意味します。[2] 4 番目の数字、つまりこの場合は 30 は、サブサブクラス内で酵素を定義するシリアル番号です。[1] 3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素は、β-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素としても知られ、BHBDH と略されます。その他の一般的な同義語を以下に示します。
この酵素クラスの体系名は( R )-3-ヒドロキシブタン酸:NAD +酸化還元酵素です。 よく使われる他の名前には以下のものがあります。
- NAD + -β-ヒドロキシ酪酸デヒドロゲナーゼ
- ヒドロキシ酪酸酸化還元酵素
- β-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素
- D -β-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素
- D -3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素
- D -(−)-3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素
- β-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素
- 3- D-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素
- β-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素
反応メカニズム
BHBDHはミトコンドリアに存在し、3-ヒドロキシ酪酸からアセト酢酸への酸化を触媒し、補酵素としてNADを使用します。反応は以下に示されており、式で示されるように可逆的です。[3]反応式に示されているように、この酵素は(R)-3-ヒドロキシ酪酸とNAD+のアセト酢酸への反応を触媒し、NADHと遊離H+を生成します。
( R )-3-ヒドロキシブタン酸+ NAD + アセト酢酸+ NADH + H +
反応の最初のステップは基質結合であり、これは基質のカルボキシル基が酵素の酢酸部分のカルボキシル基に結合することによって起こります。次に、基質のC3原子はNAD +のC4原子と水素結合を形成します。次に、反応が最適pHで起こると、基質のヒドロキシル基からプロトンが除去され、カルボニル結合が形成されます。同時に、酵素のC3原子の負の水素イオンがNAD +のC4原子に移動し、アセト酢酸とNADHが形成されます。[4]
種の分布
BHBDHはサメ（Squalus acanthias）の直腸腺に存在し、摂食後に活性が大幅に上昇することが分かっています。BHBDH活性の最大かつ最も重要なピークは、サメの直腸腺で4～8時間後に発生しました。[5]サメ以外にも、この酵素は単細胞生物からヒトなどの高等霊長類まで、幅広い生物に存在します。ヒトでは、この酵素は糖尿病患者の糖尿病性ケトアシドーシスに関連するケトン体を検出するために医学的に使用されています。[4]これはBHBDHが存在する生物の完全なリストではなく、これらの生物は単にこの酵素が作用している一般的な例の一部にすぎません。
関数
サメにおける BHBDH の主な機能は、細胞内のケトン体の分解を助けることです。この機能は、餌を与えられた後に飢えたサメの実験的証拠によって裏付けられています。飢えたとき、特に長期間の飢えの後、サメの体内のケトンレベルは増加します。餌を与えると、体内のケトン体の存在は急速に減少します。この急速な減少は BHBDH 活性の大幅な上昇と相関しており、この酵素がケトン体の処理に非常に重要であることを示しています。[5]
構造
現在、BHBDH の結晶構造が 2 つ公開されており、以下に示されており、次のリンクから入手できます。
どちらの構造も、1 枚のシート、5 つのベータ アルファ ベータ ユニット、7 つのストランド、9 つのベータ ターン、および 1 つのガンマ ターンで構成されています。2 つの構造は、ヘリックスの数とヘリックス-ヘリックス相互作用が異なります。左の構造には 13 のヘリックスと 8 つのヘリックス-ヘリックス相互作用があります。右の構造には 12 のヘリックスと 6 つのヘリックス-ヘリックス相互作用があります。どちらの構造にも C 2 H 6 AsO 2リガンドがあります。どちらの構造にもマグネシウム イオンがありますが、金属を含む相互作用が異なります。左の構造には MG301(A) グループがあり、右の構造には 1301(A) グループがあります (6,7)。写真のキャプションのリンクは、これらの酵素に関する詳細情報が記載された Web サイトです。また、既知の構造をあらゆる角度から調べるための回転 3D 構造も提供されています。詳細については、そちらにアクセスしてください。
アクティブサイト
2番目の構造の活性部位には2つのトンネルがあり、1つは半径1.21Å 、もう1つは半径1.19Åです。1.21Åのトンネルの長さは26.7Åで、1.19Åのトンネルの長さは27.5Åです。[6]最初のバージョンの活性部位には、半径1.14Å 、長さ26.0Åのトンネルが1つあります。[6]構造と同様に、キャプションのリンクを使用して、酵素のこれらの部分をさらに調べることができます。
参照
参考文献
- ^ abc 「抗体、タンパク質、ELISAキット」。Abbexa。
- ^ “1.1.1.-”. Expasy .
- ^ 「3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素（3-HBDH）」。ロシュ。
- ^ ab Hoque MM、Shimizu S、Juan EC、Sato Y、Hossain MT、Yamamoto T、他 (2009 年 4 月)。「基質 D-3-ヒドロキシ酪酸および NAD+ の存在下で調製された D-3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素の構造」。Acta Crystallographica 。セクション F、構造生物学および結晶化通信。65 (Pt 4 ) : 331–335。doi : 10.1107 /S1744309109008537。PMC 2664752。PMID 19342772。
- ^ ab Walsh PJ、Kajimura M、 Mommsen TP、Wood CM (2006 年 8 月)。「サメ (Squalus acanthias) 直腸腺の代謝構成と摂食による酵素活性への影響」。実験生物学ジャーナル。209 ( Pt 15): 2929–2938。doi :10.1242/jeb.02329。PMID 16857877。S2CID 10726852 。
- ^ ab 「PDBsum エントリ 1wmb: 酸化還元酵素」。EBI Web。
さらに読む
- Bergmeyer HU、Gawehn K、Klotzsch H、Krebs HA 、 Williamson DH (1967 年 2 月)。「Rhodopseudomonas spheroides由来の結晶性 3-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素の精製と特性」。The Biochemical Journal。102 ( 2 ): 423–431。doi :10.1042/bj1020423。PMC 1270263。PMID 4291491。
- Delafield FP、 Cooksey KE、 Doudoroff M (1965年10 月)。「Pseudomonas lemoignei のベータヒドロキシ酪酸デヒドロゲナーゼと二量体ヒドロラーゼ」。The Journal of Biological Chemistry。240 ( 10): 4023–4028。doi : 10.1016/S0021-9258(18)97145-0。PMID 4954074 。
- Lehninger AL、Sudduth HC 、 Wise JB (1960年8 月)。「ムイトコンドリアの D-β-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素」。The Journal of Biological Chemistry。235 ( 8): 2450–2455。doi : 10.1016 /S0021-9258(18)64641-1。PMID 14415394。
