カルボニル硫化物加水分解酵素

カルボニル硫化物加水分解酵素（EC 3.13.1.7、略称COSase）は、カルボニル硫化物（COS）を硫化水素（H ₂ S）と二酸化炭素（CO ₂）に分解する酵素です。Thiobacillus thioparus細菌から分離されたCOSaseは、COSが対流圏の硫黄源であるため、COSの地球温暖化に対する高い影響を軽減し、オゾン化学を変化させる可能性があります。^{[1] [2] [3]}

これは加水分解酵素であり、水を使用して化学結合を切断する酵素であるため、名前は、メカニズム内に反応内の分子の拡散に関与する水分子があることを示唆しています。名前自体が分解されると、硫化カルボニルを分解する酵素であることを意味します。

COSaseはThiobacillus thioparus細菌から単離され、特徴付けられ、構造が決定された。土壌環境を分解酵素に利用する生物学的に確立された方法よりも効率的にCOSを分解する化学的方法の探索。これらの酵素は炭酸脱水酵素、炭酸二硫化物加水分解酵素、ニトロゲナーゼ、一酸化炭素、およびRuBisCOである。^{[4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12]}リストされた酵素は、特異性と最適環境のために使用が制限されているため、COSの分解を触媒する独自の酵素の化学的開発が研究されている。- Thiobacillus thioparusは土壌と淡水の両方に見られる細菌であり、硫黄酸化特性で知られている。COSaseを作成するために使用された株はTHI11であり、これはもともとチオシアン酸塩分解微生物として単離された。^{[13]この酵素は、} T. thioparus株THI115の抽出物をカラムクロマトグラフィーで精製し、ICP-MSで構造を推定することで発見されました。^[1]

ドデシル硫酸ナトリウム-ポリアクリルアミドゲル電気泳動法を用いて、サブユニットの分子量は27 kDaであることが判明した。^[1]大腸菌での発現試験後、SEC-MALSにより真の分子量は約94 kDaであることが判明した。^[1] ICP-MSは、サブユニットごとに亜鉛イオンが1つあることを示している。^[1] N末端に見つかった35アミノ酸配列：MEKSNTDALLENNRLYAGGQATHRPGHPGMQPIQP。^[1] βシートコアを構成する5つのストランド（β1〜β5）とその側面の4つのαヘリックス（α1、α2、α3、およびα6）があり、コアから突き出ている2つの追加のヘリックス（α4とα5）があります。これらはホモ二量体のペアで配置され、10ストランドのβシートを形成します。^[1]ホモ二量体の2つのサブユニットの間には触媒部位があります。 Cys44、His97、Cys100、水分子が亜鉛イオンと配位し、触媒部位ポケットにチオシアン酸分子が存在する。^[1]

_COSaseはSCN同化の第2段階でCOSをH ₂ SとCO ₂に分解する役割を担っています。COSaseは生体内および試験管内の両方で広範囲の濃度にわたって特定の特異性をもってCOSを加水分解します。^[1]

THI115に含まれるチオシアン酸加水分解酵素（SCNase）は、チオシアン酸（SCN ⁻）の酵素的形成を開始する。SCNaseはSCN ^{− を}アンモニアとCOSに加水分解する。加水分解の結果生じたCOSは代謝されて硫化水素（H ₂ S）を形成し、これが硫酸塩に酸化されてエネルギーを生成する。^{[14] [15] [16] [17] [18]}

水酸化物イオンと亜鉛イオンはCOS分子の炭素に求核攻撃を行い、COS分子の水酸化物、酸素、硫黄に亜鉛が結合した中間体を生成します。その後、亜鉛から酸素が放出され、CO _{2 を形成します。溶媒からの水は硫黄亜鉛イオンと相互作用し、活性部位を再生してH 2} Sを放出します。^[1]

^{COSaseはSCN−}によって弱く阻害される。^[1]