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| ジオスミン合成酵素 | |||||||||
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 予測されるストレプトマイセスは、土壌に生息する菌糸形成放線菌であり、雨が降った後に土壌に「土っぽい匂い」を与えますが、これは宝石の存在によるものです。- この点は、I-TASSER予測からのジオスミンシンセのs.lokeshwar 007構造によって示されました[1] [2] [3] | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| EC番号 | 4.1.99.16 | ||||||||
| 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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| ゲルマクラディエノール合成酵素 | |||||||
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| 識別子 | |||||||
| 生物 | |||||||
| シンボル | 地理A | ||||||
| エントレズ | 1210359 | ||||||
| RefSeq (mRNA) | BA000030.3 | ||||||
| RefSeq (プロテイン) | BAC69874.1 | ||||||
| ユニプロット | Q82L49 | ||||||
| その他のデータ | |||||||
| EC番号 | 4.1.99.16 | ||||||
| 染色体 | ゲノム: 2.64 - 2.64 Mb | ||||||
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| テルペン合成酵素ファミリー、金属結合ドメイン | |||||||||
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| 識別子 | |||||||||
| シンボル | テルペン_シンセ_C | ||||||||
| パム | PF03936 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| SCOP2 | 5eau / スコープ / SUPFAM | ||||||||
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ジオスミン合成酵素またはゲルマクラジエノール-ジオスミン合成酵素は、ファルネシル二リン酸（FPP）を土臭い匂いで知られる揮発性有機化合物であるジオスミンに変換する反応を触媒する二機能性酵素（EC 4.1.99.16）の一種である。 [4] [5]タンパク質のN末端側半分は、ファルネシル二リン酸をゲルマクラジエノールとゲルマクレンDに変換する反応を触媒し、続いてC末端側を介したゲルマクラジエノールのジオスミンへの変換を触媒する。[5] FPPからジオスミンへの変換は、これまで複数の酵素が関与する生合成経路であると考えられていた。[6]
種の分布
ジオスミンは、シアノバクテリアや放線菌などのさまざまな微生物に含まれています。[7] [8]ジオスミンは、粘液細菌、真菌、節足動物、ビートなどの植物にも含まれています。 [9]ストレプトマイセス・コエリコールのジオスミン合成酵素（SCO6073でコードされている）に関する研究と、この酵素と他の既知または推定上のジオスミン合成酵素との間の高い配列類似性（45～78%の同一性）に基づいて、すべてのジオスミン合成酵素が同じように機能するという仮説が立てられています。[5] [10]利用可能な細菌ゲノムデータのスクリーニングにより、この原核生物の領域に少なくとも55の推定上のジオスミン合成酵素が存在することが予測されています。[9]
機能とメカニズム
2つの異なる活性部位
ジオスミン合成酵素はおよそ 726アミノ酸から成り、N 末端と C 末端にそれぞれ異なる活性部位を持ちます ( S. coelicorでは、 N 末端ドメインはアミノ酸 1-319 から成り、C 末端ドメインは 374-726 に存在します)。どちらもセスキテルペン合成酵素ペンタレネン合成酵素に似ています。[5] [11]合成酵素の N 末端と C 末端の両方に、アスパラギン酸に富むドメイン (それぞれ DDHFLE と DDYYP) と NSE アミノ酸モチーフ (それぞれ NDLFSYQRE と NDVFSYQKE) が含まれており、三核マグネシウムを結合します。[5] [12]マグネシウムは必要な補因子であり、これがないと合成酵素は触媒活性を完全に欠きます。[5]
FPP を組み換えジオスミン合成酵素とともにインキュベートした実験では、合成酵素の濃度を上昇させたり、インキュベーション時間を長くしたりすると、中間体ゲルマクラディエノールと比較してジオスミンの絶対量と相対量が増加しました。これは、ジオスミン合成酵素が酵素結合中間体のシリーズのみに作用するわけではないことを示しています。代わりに、ゲルマクラディエノールは N 末端ドメインから放出され、その後 C 末端ドメインに再結合して最終的にジオスミンに変換されます。[5]
N末端マグネシウム結合部位の標的変異誘発の結果、FPPをゲルマクラジエノールとゲルマクレンDに変換することができない酵素が生まれました。[5] C末端マグネシウム結合部位の標的変異誘発の結果、ゲルマクラジエノールからジオスミンへの反応の後半部分を触媒できない酵素が生まれましたが、FPPをゲルマクラジエノールとゲルマクレンDに変換することはできます。[5]ジオスミン合成酵素のN末端またはC末端半分のみの切断変異体も、それぞれの反応を触媒することができ、ジオスミン合成酵素のN末端とC末端半分が本質的に2つの異なる独立した酵素であるというさらなる証拠を提供します。[5]
N末端反復
ジオスミン合成酵素のN末端側には、最初のモチーフから約38残基下流に2つ目のNSEマグネシウム結合モチーフが含まれています。[5]この繰り返しNSEモチーフを標的とした変異誘発では、合成酵素の触媒活性に大きな変化は見られず、機能的役割を果たしていないことが示唆されています。[5]この繰り返し下流モチーフは、他の既知または推定ジオスミン合成酵素でよく保存されており、まだ発見されていない役割を持っているか、進化的発達の名残である可能性があることを示唆しています。[5]
提案されたメカニズム
メカニズムの第一段階は、二リン酸基から最も遠いFPPの炭素-炭素二重結合が二リン酸に隣接する炭素を攻撃し、二リン酸基を失った環状カルボカチオンを形成することである。 [5] [13] 1,3-ヒドリドシフトにより、カルボカチオンが最も近い炭素-炭素二重結合に近づく。プロトンの喪失により新しい炭素-炭素二重結合が形成され、カルボカチオンに隣接する炭素-炭素二重結合がこの荷電基をクエンチし、副産物であるゲルマクレンDが形成される。[5] [13]あるいは、第一段階で生成されたカルボカチオンは直ちにプロトンを失って中間体イソレピドゼンを形成し、これが続いて水により攻撃されてゲルマクラジエノールを形成する。[5] [13]ゲルマクラジエノールのさらなる処理には、プロトン開始環化と新しいレトロプリンス型フラグメンテーションが含まれ、中間体オクタリンと副産物アセトンが生成される。最後に、プロトン化、1,2水素化物シフト、および水による消光によりオクタリンはジオスミンに変換される。[5] [10] [14]
産業上の重要性
ジオスミンのヒトにおける検出閾値は1兆分の10～100程度と非常に低い。[15]様々な微生物によって生成されるジオスミンは水道水を汚染し、消費者の信頼を損ない、水道事業のパフォーマンスを低下させる可能性がある。[7] [16]ジオスミンで汚染された水道水を処理するために取られる措置の1つは硫酸銅の添加であるが、環境への影響の可能性があるため議論の的となっている。[17]
ジオスミン合成酵素の発現を様々な環境条件（光や温度など）に関連付けようとする研究では、合成酵素の産生は細胞増殖と相関しているが、日周サイクルの影響は大きくないことが示されています。[16] [18]ジオスミン産生は基質の利用可能性とも相関しており、FPPの前駆体を競合する経路の削除によってジオスミン産生の増加が実証されています。[18]ジオスミン合成酵素とその保存された機能的に重要な成分に関する知識が増えるにつれて、 DNA PCRスクリーンが開発され、ジオスミン合成酵素を含む微生物の検出が改善され、水供給におけるジオスミン産生と汚染をより適切に制御できるようになる可能性があります。[17]
参考文献
- ^ abc Zhang Y (2008年1月). 「タンパク質3D構造予測のためのI-TASSERサーバー」. BMCバイオインフォマティクス. 9 ( 40): 40. doi : 10.1186/1471-2105-9-40 . PMC 2245901. PMID 18215316.
- ^ abc Roy A、Kucukural A、Zhang Y (2010 年 4 月)。「I-TASSER: タンパク質の構造と機能を自動予測する統合プラットフォーム」。Nature Protocols . 5 (4): 725–38. doi :10.1038/nprot.2010.5. PMC 2849174 . PMID 20360767。
- ^ abc PyMOL 分子グラフィックス システム、バージョン 1.5.0.4 Schrödinger, LLC。
- ^ Q9X839 (CYC2_STRCO) レビュー済み、UniProtKB/Swiss-Prot、UniProt、2012年11月28日、 2013年2月17日閲覧
- ^ abcdefghijklmnopq Jiang J, He X, Cane DE (2007 年 11 月). 「二機能性 Streptomyces coelicolor 酵素による土臭気物質ジオスミンの生合成」. Nature Chemical Biology . 3 (11): 711–5. doi :10.1038/nchembio.2007.29. PMC 3013058. PMID 17873868 .
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズのジオスミン合成酵素に関連するメディア
