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| CoAトランスフェラーゼ | |||||||||
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 豚心臓由来の3-オキソ酸 CoA トランスフェラーゼ 1 OXCT1の結晶構造 | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| EC番号 | 2.8.3.- | ||||||||
| 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 | ||||||||
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コエンザイムAトランスフェラーゼ（CoAトランスフェラーゼ）は、アシルCoA供与体からカルボン酸受容体へのコエンザイムA基の転移を触媒するトランスフェラーゼ酵素である。[1] [2]他の役割の中でも、発酵およびケトン体の代謝 中にCoA基を転移する役割を担っている。これらの酵素は、生命の3つのドメインすべて（細菌、真核生物、古細菌）に見られる。[1]
反応
CoAトランスフェラーゼはグループとして105の反応を比較的速い速度で触媒します。[1] 一般的な反応には以下のものがあります。
- アセチルCoA + 酪酸酢酸 + ブチリルCoA
- アセチルCoA + コハク酸酢酸 + サクシニルCoA
- アセト酢酸CoA + コハク酸アセト酢酸 + サクシニルCoA
- ギ酸 + シュウ酸 ギ酸 + オキサリルCoA
これらの反応は細胞内で異なる機能を持っています。例えば、アセチルCoAと酪酸（ EC 2.8.3.8）の反応は発酵中に酪酸を形成します。 [3] アセチルCoAとコハク酸（EC 2.8.3.18）の反応は修正TCA回路の一部であり[4]、発酵中に酢酸を形成します。[5]アセト酢酸CoAとコハク酸（EC 2.8.3.5）の反応はケトン生成中に形成されたケトン体アセト酢酸を分解します。[6]
多くの酵素は複数の反応を触媒することができますが、一部の酵素は特異的で1つの反応のみを触媒します。[1]
家族
CoAトランスフェラーゼは、アミノ酸配列と触媒反応に基づいて6つのファミリー（Cat1、OXCT1、Gct、MdcA、Frc、CitF）に分類されています。[1] また、触媒の種類と結晶構造も異なります。いくつかの共通特性があるにもかかわらず、これら6つのファミリーは密接に関連していません（アミノ酸類似性<25%）。
3 つのファミリーは、ほぼ独占的に CoA トランスフェラーゼ反応を触媒します。Cat1 ファミリーは、アセチル CoA ( EC 2.8.3.18))、プロピオニル CoA ( EC 2.8.3.1、EC 2.8.3.12)、ブチリル CoA ( EC 2.8.3.8) などの小さなアシル CoA が関与する反応を触媒します。OXCT1 ファミリーは、オキソ ( EC 2.8.3.5、EC 2.8.3.6) およびヒドロキシアシル CoA ( EC 2.8.3.6、EC 2.8.3.1) を使用します。 Frc ファミリーは、シュウ酸の CoA チオエステル ( EC 2.8.3.16、EC 2.8.3.19)、胆汁酸 ( EC 2.8.3.25)、芳香族化合物 ( EC 2.8.3.15、( EC 2.8.3.17)) などの珍しいアシル CoA を使用します。2 つのファミリーは CoA トランスフェラーゼ反応を触媒しますが、他のトランスフェラーゼ反応も触媒します。CitF ファミリーはアセチル CoA とクエン酸が関与する反応を触媒しますが(EC 2.8.3.10)、その主な役割はアシル ACP トランスフェラーゼ (クエン酸リアーゼの一部として; EC 4.1.3.6) です。 MdcA ファミリーは、アセチル CoA とマロン酸 ( EC 2.8.3.3) が関与する反応を触媒しますが、これもアシル ACP トランスフェラーゼ (マロン酸脱炭酸酵素の一部、EC 4.1.1.9) です。
Gct ファミリーには CoA トランスフェラーゼ反応を触媒するメンバーがありますが、メンバーの半分はそうではありません。代わりに、アシル CoA が関与する加水分解やその他の反応を触媒します。
歴史的に、CoAトランスフェラーゼは3つのファミリー（I、II、III）に分けられていました。[2] しかし、ファミリーIのメンバー（Cat1、OXCT1、Gct）は密接に関連しておらず、ファミリーは単系統ではありません。[1] ファミリーIIのメンバー（CitF、MdcA）も密接に関連していません。[1]
触媒の種類
ほとんどのCoAトランスフェラーゼは、反応を行うために共有結合触媒に依存しています。反応は、アシルCoA（CoAドナー）が酵素の活性部位に入ると始まります。[7]活性部位のグルタミン酸はアシルCoAと付加物を形成します。アシルCoAはチオエステル結合で切断され、CoAとカルボン酸を形成します。カルボン酸は酵素に結合したままですが、すぐにCoAに置き換えられて離れます。新しいカルボン酸（CoAアクセプター）が入り、新しいアシルCoAを形成します。新しいアシルCoAが放出され、CoAの分子間転移が完了します。
触媒の種類はファミリーによって異なります。[1] Cat1、OXCT1、Gctファミリーでは、活性部位の触媒残基はグルタミン酸です。しかし、Cat1ファミリーのグルタミン酸は、OXCT1ファミリーやGctファミリーとは異なる位置にあります。Frcファミリーでは、触媒残基はグルタミン酸ではなくアスパラギン酸です。MdcAファミリーとCitFファミリーでは、共有結合触媒は起こらないと考えられています。
結晶構造
21種類の酵素の結晶構造が決定されています。[1] さらに多くの構造が決定されていますが、それらは推定酵素（触媒活性の直接的な証拠がないタンパク質）に属しています。
すべてのCoAトランスフェラーゼはαヘリックスとβシートが交互に重なった層を持ち、したがってα/βクラスのタンパク質に属します。[1] これらの層の数と配置はファミリーによって異なります。たとえば、Gctファミリーは、Cat1ファミリーやOXCT1ファミリーと比較して、αヘリックスとβシートの層が多くなっています。
さらに、すべての酵素は2つの異なるドメインを持っています。[1] これらのドメインは同じポリペプチド上に発生する場合もあれば、2つの異なるポリペプチドに分かれている場合もあります。場合によっては、ドメインの遺伝子がゲノム内で重複していることもあります。
生物における発生
CoAトランスフェラーゼは、生命の3つのドメインすべてで発見されています。[1] 大部分は細菌で発見されており、真核生物では少数です。[1] 古細菌では1つのCoAトランスフェラーゼが発見されています。[8]
ヒトには2つのCoAトランスフェラーゼが見つかっています。3-オキソ酸CoAトランスフェラーゼ（EC 2.8.3.5）[6]とコハク酸-ヒドロキシメチルグルタル酸CoAトランスフェラーゼ（EC 2.8.3.13）[9]です。
病気における役割
2つの異なるCoAトランスフェラーゼの変異が報告されており、ヒトに疾患を引き起こす。3- オキソ酸CoAトランスフェラーゼ（EC 2.8.3.5）はケトン体アセト酢酸を使用する。酵素の変異はアセト酢酸の蓄積とケトアシドーシスを引き起こす。ケトアシドーシスの重症度は変異に依存する。[6]
コハク酸-ヒドロキシメチルグルタル酸CoAトランスフェラーゼ（EC 2.8.3.13）酵素は、トリプトファンとリジンの代謝産物であるグルタル酸を使用します。この酵素の変異はグルタル酸の蓄積（グルタル酸尿症）を引き起こします。[9]
参照
- EC 番号一覧 (EC 2)#EC 2.8.3: CoA トランスフェラーゼ 2
- サクシニルCoA:3-オキソ酸CoAトランスフェラーゼ欠損症
参考文献
- ^ abcdefghijklm Hackmann TJ (2022). 「手動で注釈を付けられたタンパク質の大規模なセットによるコエンザイムAトランスフェラーゼスーパーファミリーの再定義」。Protein Sci. Biochem . 31 (4): 864–881. doi :10.1002/pro.4277. PMC 8927868. PMID 35049101 。
- ^ ab Heider J (2001). 「CoAトランスフェラーゼの新しいファミリー」. FEBS Lett . 509 (3): 345–9. doi : 10.1016/s0014-5793(01)03178-7 . PMID 11749953. S2CID 41075984.
- ^ Charrier C, Duncan GJ, Reid MD, Rucklidge GJ, Henderson D, Young P, Russell VJ, Aminov RI, Flint HJ, Louis P (2006). "Charrier C, Duncan GJ, Reid MD, Rucklidge GJ, Henderson D, Young P, Russell VJ, Aminov RI, Flint HJ, Louis P". Microbiology . 152 (Pt 1): 179–85. doi : 10.1099/mic.0.28412-0 . hdl : 2164/3292 . PMID 16385128.
- ^ Kwong WK、Zheng H、Moran NA (2006)。「細菌における改変された酢酸駆動型TCA回路の収束進化」。Nat . Microbiol . 2 (7): 17067. doi :10.1038/nmicrobiol.2017.67. PMC 5482284. PMID 28452983 。
- ^ Zhang B、Lingga C、Bowman C、Hackmann TJ (2021)。「細菌の発酵中に酢酸を形成しATPを合成する新しい経路」。Appl . Environ. Microbiol . 87 (14): e0295920. Bibcode :2021ApEnM..87E2959Z. doi : 10.1128/AEM.02959-20. PMC 8231725. PMID 33931420.
- ^ abc Fukao T, Shintaku H, Kusubae R, Zhang GX, Nakamura K, Kondo M, Kondo N (2004). 「サクシニルCoA:3-ケト酸CoAトランスフェラーゼ（SCOT）のT435N変異ホモ接合性患者は永久ケトーシスを示さない」. Pediatr. Res . 56 (6): 858–63. doi : 10.1203/01.PDR.0000145297.90577.67 . PMID 15496607. S2CID 24327681.
- ^ Mullins EL、Kappock TJ (2012)。「アセトバクター・アセチのスクシニルコエンザイムA (CoA):酢酸CoAトランスフェラーゼの結晶構造は特異性決定因子を明らかにし、クラスI CoAトランスフェラーゼが使用するメカニズムを説明しています」。生化学。51 ( 42 ): 8422–34。doi :10.1021/bi300957f。PMID 23030530 。
- ^ Borjian F, Johnsen U, Schonheit P, Berg IA (2017). 「Haloarcula hispanica のメチルアスパラギン酸サイクルの酵素であるスクシニル CoA:メサコネート CoA トランスフェラーゼとメサコニル CoA ヒドラターゼ」. Front. Microbiol . 8 :1683. doi : 10.3389/fmicb.2017.01683 . PMC 5592240. PMID 28932214 .
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