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| ホスホリボシルグリシンアミドホルミルトランスフェラーゼ | |||||||||
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 GAR ホルミルトランスフェラーゼモノマー、ヒト | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| EC番号 | 2.1.2.2 | ||||||||
| CAS番号 | 2604945 | ||||||||
| 別名 | 2-アミノ-N-リボシルアセトアミド 5'-リン酸トランスフェラーゼ、GAR ホルミルトランスフェラーゼ、GAR トランスフェラーゼ、グリシンアミドリボヌクレオチドトランスフェラーゼ、GAR TFase、5,10-メテニルテトラヒドロ葉酸:2-アミノ-N-リボシルアセトアミドリボヌクレオチドトランスフェラーゼ | ||||||||
| 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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ホスホリボシルグリシンアミドホルミルトランスフェラーゼ（EC 2.1.2.2）は、グリシンアミドリボヌクレオチドトランスフェラーゼ（ GAR Tfase）としても知られ、 [1] 10-ホルミルテトラヒドロ葉酸：5'-ホスホリボシルグリシンアミドN-ホルミルトランスフェラーゼという系統名を持つ酵素です。[2] [3] [4]この酵素は、次の化学反応を触媒します。
このテトラヒドロ葉酸（THF）依存性酵素は、10-ホルミルテトラヒドロ葉酸（fTHF）のホルミル基のN 1 -（5-ホスホ-D-リボシル）グリシンアミド（GAR）への求核アシル置換を触媒し、上に示すようにN 2 -ホルミル-N 1 -（5-ホスホ-D-リボシル）グリシンアミド（fGAR）を形成します。[5]この反応は、プリンのde novo 生合成経路を介したプリンの形成に重要な役割を果たします。この経路は、アデノシン一リン酸（AMP）とグアノシン一リン酸（GMP）の前駆体であるイノシン一リン酸（IMP）を生成します。AMPは、ATP、 NAD +、FADなどの重要なエネルギーキャリアや、 cAMPなどのシグナル分子の構成要素です。 GARTfaseはプリンの新規生合成における役割から抗がん剤のターゲットとなっており[6] 、出生後の発達における過剰発現はダウン症候群と関連付けられている[7]。大腸菌にはGARトランスフェミラーゼをコードする遺伝子としてpurNとpurTの2種類が知られているが、ヒトではpurNのみが見つかっている[8] 。活性部位の多くの残基は細菌、酵母、鳥類、ヒトの酵素間で保存されている[9] 。
酵素の構造
ヒトでは、GARTfase は、グリシンアミドリボヌクレオチド合成酵素 ( GARS ) とアミノイミダゾールリボヌクレオチド合成酵素 ( AIRS ) も含む三機能酵素の一部です。このタンパク質 (110kDa) は、プリン生合成のステップ 2、3、5 を触媒します。これらの酵素ユニットの近接性とタンパク質の柔軟性により、経路のスループットが向上します。GARTfase はタンパク質の C 末端にあります。[11]
ヒトGARTfaseは蒸気拡散シッティングドロップ法によって結晶化され、少なくとも2つのグループによってスタンフォードシンクロトロン放射研究所（SSRL）で画像化されている。 [1] [6]
この構造は、7本の鎖からなるβシートでつながれた2つのサブドメインで説明できる。N末端ドメインはロスマン型のモノヌクレオチド折り畳み構造で、4本の鎖からなるβシートの両側は2本のαヘリックスで囲まれている。βシートはC末端ドメインまで続き、片側は長いαヘリックスで覆われ、もう片側は部分的に溶媒にさらされている。2つのサブドメインの間の隙間に活性部位がある。[9]
溝は、GAR 結合部位と葉酸結合ポケットから構成されています。葉酸結合ポケットは、プテリジン結合溝、ホルミル転移領域、およびベンゾイルグルタミン酸領域によって区切られており、これらは fTHF のホルミル結合窒素によって接続されたプテリジンヘッドとベンゾイルグルタミン酸テールを結合します。この葉酸結合領域は、小分子による阻害が抗腫瘍薬の発見につながったため、多くの研究の対象となっています。葉酸結合ループは、溶液の pH に応じて構造が変化することが示されており、そのため、ヒト GAR トランスフォームラーゼは、pH 7.5～8 付近で最も高い活性を示します。より低い pH (~4.2) 条件では、基質 (GAR) 結合ループの構造も変化します。[1]
機構
purN GARTfaseのメカニズム
Klein らは、水分子支援メカニズムを初めて提案しました。持続性 Asp144 残基のカルボキシレート グループとの水素結合によって保持されている可能性のある単一の水分子が、GAR-N から THF-N にプロトンを移動させます。GAR の末端アミノ基の求核性窒素が THF のホルミル基のカルボニル炭素を攻撃し、負電荷を酸素に押し付けます。Klein は、His108 が負に帯電した酸素と水素結合することによって遷移状態を安定化し、カルボニル二重結合の再形成によって THF-N - ホルミル結合が切断されると示唆しています。Qiao らの計算では、水支援による Gar-N から THF-N への段階的なプロトン移動は、Klein が示唆した協調移動よりも 80-100 kj/mol 有利であることが示唆されています。示されたメカニズムは Qiao らによって示唆されていますが、彼らは計算で周囲の残基を考慮していませんでした。[12] [13] GAR TFaseの初期の活性部位マッピングの多くは、大腸菌での過剰発現から得られる量のおかげで、細菌酵素で決定されました。[14] ブロモアセチルジデアザ葉酸親和性類似体を使用して、ジェームズ・イングリースとその同僚は、ホルミル転移機構に関与する可能性のある活性部位残基としてAsp144を初めて特定しました。[15]
purT GARTfaseのメカニズム
大腸菌におけるGARトランスフォームラーゼのpurT変異体の研究では、反応はホルミルリン酸中間体を経て進行することが判明した。in vitro反応はTHFなしでも進行するが、全体的にin vivo反応は同じである。[16]
関与新規プリン生合成
GARTは、デノボプリン生合成の第3段階、すなわちN 1 -(5-ホスホ-D-リボシル)グリシンアミド(GAR)へのホルミル付加によるN 2 -ホルミル-N 1 -(5-ホスホ-D-リボシル)グリシンアミド(fGAR)の形成を触媒する。[4]大腸菌では、purN酵素は23 kDaのタンパク質であるが[17]、ヒトではAIRSおよびGARS機能を含む110 kDaの三機能性タンパク質の一部である。[11]このタンパク質は、デノボプリン経路の3つの異なる段階を触媒する。
疾患の関連性
がんの標的
癌細胞は増殖速度と代謝要件が増大しているため、必要なAMPとGMPのレベルを達成するために、 de novoヌクレオチド生合成に依存しています。 [18] de novoプリン経路のいずれかのステップをブロックできれば、腫瘍の増殖を大幅に抑制できます。阻害剤を見つけるために、基質結合[19]と葉酸結合部位[20]の両方に関する研究が行われてきました。
ダウン症候群
GARTfase はダウン症候群と関連があると疑われている。三機能性タンパク質であるヒト GARS-AIRS-GART をコードする遺伝子は、ダウン症候群の重要領域にある染色体 21q22.1 に位置する。このタンパク質は、ダウン症候群の人の出生後の発達中に小脳で過剰発現する。通常、このタンパク質は出生直後の小脳では検出されないが、出生前の発達では高レベルで検出される。[7] [21]
参照
参考文献
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外部リンク
- 米国国立医学図書館の医学主題標目表(MeSH)におけるホスホリボシルグリシンアミド + ホルミルトランスフェラーゼ
