シトクロムcペルオキシダーゼ

シトクロムcペルオキシダーゼ
識別子
EC番号	1.11.1.5
CAS番号	9029-53-2
データベース
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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
検索 個人管理委員会 記事 出版元 記事 国立情報学研究所 タンパク質

シトクロムcペルオキシダーゼ( CCP ) は、ペルオキシダーゼファミリーに属する水溶性ヘム含有酵素で、シトクロムcから還元当量を取り出し、過酸化水素を水に還元します。

CCP + H ₂ O ₂ + 2 フェロシトクロムc + 2H ⁺ → CCP + 2H ₂ O + 2 フェリシトクロムc

CCPは好気的に生育した酵母株に由来し、サッカロミセス・セレビシエから天然型と組み換え型の両方で高収率で単離できる。酵素の主な機能は、細胞が生成し生物系に有害な毒性ラジカル分子を除去することである。不完全な酸素還元によって生物が自然に生成する過酸化水素の濃度を低く保つように働く。成長の早い酵母株のグルコースレベルが枯渇すると、細胞は呼吸を始め、ミトコンドリアH ₂ O _{2の濃度を上昇させる。} ^[1]ペルオキシダーゼ活性に加えて、ミトコンドリアカタラーゼ活性を活性化する外因性H ₂ O ₂に対するセンサーおよびシグナル分子として働く。^[2]真核生物では、CCPはモノb型ヘム補因子を含み、ミトコンドリアの膜間腔を標的としている。原核生物では、CCPはc型ジヘム補因子を含み、細胞のペリプラズムに局在しています。両方の酵素は過酸化物誘発性の細胞ストレスに抵抗する働きをします。^[3]

CCPはタンパク質間の生物学的電子伝達を可能にする上で重要な役割を果たしている。負電荷移動プロセスは、ミトコンドリアの膜間空間で発生するシトクロムcとシトクロムcペルオキシダーゼの間に形成される複合体によって実行される。このメカニズムでは、鉄シトクロムc（Cc）がCc-CcPシステムに電子を供給し、過酸化水素を水に還元する。^[4]この複合体は非共有結合相互作用によって形成される。^[5]

シトクロムcペルオキシダーゼは過酸化水素以外のヒドロペルオキシドとも反応しますが、反応速度は過酸化水素よりもはるかに遅くなります。

1940年にRAアルトシュール、エイブラムス、ホグネスによってパン酵母から初めて単離されたが^[6]、純粋ではなかった。酵母CCPの最初の精製標品は、1960年代初頭にイオン交換クロマトグラフィーによって米谷隆によって調製されたものである。X線構造は、 1970年代後半にトーマス・ポウロスと同僚によって解明された。^[7] CCPは、X線結晶構造解析によって構造が解明された最初のヘム酵素である。

酵母酵素は分子量34,000のモノマーで、293個のアミノ酸を含み、非共有結合したヘム bを1個含んでいる。負に帯電しており、中程度の大きさの酵素（34.2 kDa）である。活性がなく基質に結合しているアポ酵素は、酸性等電点pH 5.0～5.2である。^[8] タンパク質としては珍しく、この酵素は蒸留水に対して透析すると結晶化する。さらに、酵素は結晶化の結果として精製されるため、結晶化のサイクルは効果的な最終精製ステップとなる。

カタラーゼと同様に、シトクロムcペルオキシダーゼの反応は3 段階のプロセスを経て進行し、最初に化合物 I が形成され、次に化合物 II 中間体が形成されます。

CCP + ROOH → 化合物I + ROH + H ₂ O

CCP化合物I + e ⁻ + H ⁺ → 化合物II

化合物II + e ⁻ + H ⁺ → CCP

静止状態のCCPは鉄ヘムを持ち、ヒドロペルオキシド（通常は過酸化水素）からの2つの酸化当量を加えると、+5（Fe ^{V ）}の形式酸化状態に酸化され、一般にフェリルヘムと呼ばれる。しかし、低温磁化率測定とメスバウアー分光法の両方で、CCPの化合物Iの鉄は+4フェリル鉄であり、2番目の酸化当量はトリプトファン残基（Trp-191）の側鎖に長寿命フリーラジカルとして存在することがわかる。^[9]静止状態では、CCPヘムの鉄原子（Fe（III））は常磁性で、高スピン（S = 5/2）である。触媒サイクルが開始されると、鉄原子は酸化されて低スピン（S = 1/2）のオキシフェリル中間体（Fe（IV）=O）を形成する。^[4]これは、ほとんどのCCPの鉄中間体とは異なります。ペルオキシダーゼは、代わりにポルフィリンに 2 番目の酸化等価物を持っています。CCP の化合物 I はかなり長寿命で、室温で 40 分から数時間の半減期で CCP 化合物 II に崩壊します。

CCP は、密接に関連するアスコルビン酸ペルオキシダーゼ酵素と高い配列同一性を持っています。

アミノ酸分析装置による研究では、結晶性CCPにAsp、Thr、Ser、Glu、Pro、Gly、Ala、Val、Met、Ile、Leu、Tyr、Phe、Lys、His、Arg、Cys、Trpの残基が存在することが明らかになっています。この酵素は、他のペルオキシダーゼと比較して珍しいアミノ酸パターンを示します。西洋ワサビペルオキシダーゼやパイナップルペルオキシダーゼBなどの植物ペルオキシダーゼは、リジン、トリプトファン、チロシンの含有量が低く、システイン含有量が高いです。対照的に、CCPはリジン、トリプトファン、チロシンの含有量が高く、システイン含有量が低いです。^{[10]この酵素は、モノマータンパク質のN末端に68残基の配列を含んでおり、これが酵素を}ミトコンドリアの膜間空間に標的とし、そこでシトクロムcと複合体を形成し、センサー、シグナル伝達、触媒の役割を果たします。^[1]研究によると、ペルオキシダーゼの中で高度に保存されたアミノ酸である遠位アルギニン（Arg48）は、そのアクセスを制御して反応性オキシフェリル中間体を安定化させることでCCPの活性部位を制御し、CCPの触媒活性に重要な役割を果たしていることが示されています。^[11]

• シトクロム c ペルオキシダーゼは、Kraut Research Group によって管理されています。
• 酵母シトクロム c ペルオキシダーゼの UniProt エントリ。