Loading article…
| ハロアルカン脱ハロゲン化酵素 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 ハロアルカン脱水素酵素の構造表現 | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| EC番号 | 3.8.1.5 | ||||||||
| CAS番号 | 95990-29-7 | ||||||||
| 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 | ||||||||
| 遺伝子オントロジー | アミゴー / クイックゴー | ||||||||
| |||||||||
酵素学では、ハロアルカン脱ハロゲン化酵素（EC 3.8.1.5）は、化学反応を触媒する酵素である。
- 1-ハロアルカン + H 2 O、第一級アルコール + ハロゲン化物
したがって、この酵素の2つの基質は1-ハロアルカンとH 2 Oであり、2つの生成物は第一級アルコールとハロゲン化物です。
この酵素は加水分解酵素ファミリーに属し、特に炭素-ハロゲン化物化合物のハロゲン化物結合に作用します。この酵素クラスの系統名は1-ハロアルカン ハライドヒドロラーゼです。一般的な他の名前には、1-クロロヘキサン ハライドヒドロラーゼ、および1-ハロアルカン デハロゲナーゼがあります。ハロアルカン デハロゲナーゼは特定の細菌に見られ、酵素のアルファ-ベータ加水分解酵素フォールドスーパーファミリーに属します。これらは、1,2-ジクロロエタン分解、1-クロロ-n-ブタン分解、ヘキサクロロシクロヘキサン分解、1,2-ジブロモエタン分解、2-クロロエチルビニルエーテル分解、および 1,3-ジクロロプロペン分解など、いくつかの代謝経路に関与しています。
酵素の構造と構造研究
構造的には、ハロアルカン脱ハロゲン化酵素はアルファ/ベータヒドロラーゼスーパーファミリーに属します。その活性部位は、アルファ/ベータヒドロラーゼコアドメインとヘリカルキャップドメインの界面にある主に疎水性の空洞に埋め込まれており、アクセストンネルによってバルク溶媒に接続されています。触媒に不可欠な活性部位残基は触媒ペンタドと呼ばれ、求核アスパラギン酸残基、塩基性ヒスチジン残基、一般的な酸として機能するアスパラギン酸またはグルタミン酸部分、および脱離するハロゲン化物イオンを安定化する役割を果たす2つのトリプトファン残基またはトリプトファン-アスパラギンペアのいずれかで構成されます。ハロアルカン脱ハロゲン化酵素ファミリーには現在、実験的に脱ハロゲン化活性が確認された14の異なる酵素が含まれています。ハロアルカン脱ハロゲン化酵素とその相同体の配列と構造の分析により、このファミリーは主に触媒ペンタドとキャップドメインの構成が異なる 3 つのサブファミリーに分類されました。
2007 年末現在、このクラスの酵素については 25 の構造が解明されており、PDBアクセス コードは 1B6G、1BE0、1BEE、1BEZ、1BN6、1BN7、1CIJ、1CQW、1CV2、1D07、1EDB、1EDD、1EDE、1HDE、1K5P、1K63、1K6E、1MJ5、2DHC、2DHD、2DHE、2EDA、2EDC、2PKY、および 2YXP です。
酵素のメカニズム
主な反応は、ハロゲンを水由来のヒドロキシル基にSN2置換することです。まず、アスパラギン酸 124 が基質と完全に一直線になります。アスパラギン酸 124 はハロゲンを追い出し、エステル官能基の炭素-酸素結合を形成します。この置換に続いて、ヒスチジン 289 のイミダゾール環を一般塩基として利用して加水分解反応が起こります。これにより水が脱プロトン化され、元のエステルに四面体中間体が形成され、ヒスチジンにイミダゾリウムカチオンが生成されます。最後のステップはベータ脱離です。新しく形成されたイミダゾリウムカチオンが酸になる準備が整うと、アスパラギン酸 124 は元の酸性状態に戻り、エステル結合を切断するとともに、ヒスチジン 289 を脱プロトン化します。アルコールが除去され、ハロゲンは自由アニオンになります。また、活性部位の周辺にあるトリプトファン基が促進役として働いています。これらの残基は、塩化物が SN2 反応を起こして陰イオンになるときに、塩化物に水素結合供与基を提供します。2 番目のトリプトファンは、アスパラギン酸 124 との安定したペプチド結合を通じて剛性も提供します。これにより、ベータ炭素酸素が適切な位置に保持され、エステル結合を形成するのに最適な位置になります。
産業機能
多くのハロゲン化化合物は環境に有毒な工業副産物であり、ハロアルカン脱ハロゲン化酵素はそれらの生分解に有用な触媒であり、バイオレメディエーションに応用できる可能性があることが示唆されている。生体触媒では、特に光学的に純粋なアルコールの製造において、これらの酵素に継続的な関心が寄せられている。したがって、適切な選択性パターンを持つ脱ハロゲン化酵素を特定することは、それらの工業的有用性の点で極めて重要である。
参考文献
- Keuning S、Janssen DB、Witholt B (1985)。「Xanthobacter autotrophicus GJ10 由来の加水分解ハロアルカン脱ハロゲン化酵素の精製と特性解析」。J . Bacteriol . 163 (2): 635–9. doi :10.1128/JB.163.2.635-639.1985. PMC 219169. PMID 4019411 。
- Scholtz R、Leisinger T、Suter F、Cook AM (1987)。「Arthrobacter 属の幅広い基質範囲の脱ハロゲン化酵素である 1-クロロヘキサン ハライドヒドロラーゼの特性」。J . Bacteriol . 169 (11): 5016–21. doi :10.1128/jb.169.11.5016-5021.1987. PMC 213902. PMID 3667524 。
- 横田 孝文、大森 孝文、児玉 孝文 (1987)。「Corynebacterium sp. 株 m15-3 由来のハロアルカン脱ハロゲン化酵素の精製と特性」。J . Bacteriol . 169 (9): 4049–54. doi :10.1128/jb.169.9.4049-4054.1987. PMC 213707. PMID 3624201 。
- Poelarends GJ、van Hylckama Vlieg JE、Marchesi JR、Freitas Dos Santos LM、ヤンセン DB (1999)。 「マイコバクテリウム属 GP1 株による 1,2-ジブロモエタンの分解」。Ｊ．バクテリオール．181 (7): 2050 ～ 8 年。土井：10.1128/JB.181.7.2050-2058.1999。PMC 93616。PMID 10094681。
- Poelarends GJ、Wilkens M、Larkin MJ、van Elsas JD、Janssen DB (1999)。「Pseudomonas cichorii 170 による 1,3-ジクロロプロペンの分解」。Appl . Environ. Microbiol . 64 (8): 2931–6. doi :10.1128/AEM.64.8.2931-2936.1998. PMC 106795. PMID 9687453 。
- Nagata Y, Miyauchi K, Damborsky J, Manova K, Ansorgova A, Takagi M (1997). 「γ-ヘキサクロロシクロヘキサン分解細菌 Sphingomonas paucimobilis UT26 からの新しい基質クラスのハロアルカン脱ハロゲン化酵素の精製と特性解析」. Appl. Environ. Microbiol . 63 (9): 3707–10. Bibcode : 1997ApEnM..63.3707N. doi :10.1128/AEM.63.9.3707-3710.1997. PMC 168677. PMID 9293022.
- Lau E, Kahn K, Bash P, Bruice T (2000). 「酵素触媒における反応物配置の重要性: ハロアルカン脱ハロゲン化の量子力学/分子力学ハイブリッド研究」Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 97 (18): 9937–43. Bibcode :2000PNAS...97.9937L. doi : 10.1073/pnas.97.18.9937 . PMC 27632 . PMID 10963662.
- コウデラコバ T、チョヴァンコバ E、ブレゾフスキー J、モニンコバ M、フォルトバ A、ヤルコフスキー J、ダンボルスキー J (2011)。 「ハロアルカン デハロゲナーゼの基質特異性」(PDF)。生化学。 J. 435 (2): 345–54。土井：10.1042/bj20101405。PMID 21294712。
- Bogdanovic X、Hesseler M、Palm G、 Bornscheuer U、Hinrichs W (2010)。「Plesiocystis pacifica SIR-I 由来の推定ハロアルカン脱ハロゲン酵素 DppA の結晶化と予備的 X 線回折研究」。Acta CrystallographicaセクションF。66 ( 7 ): 828–30。doi :10.1107/s1744309110018932。PMC 2898472。PMID 20606284。
- Schindler J, Naranjo P, Honaberger D, Chang C, Brainard J, Vanderberg L, Unkefer C (1999). 「ハロアルカン脱ハロゲン化酵素：定常状態の速度論とハロゲン化物阻害」.生化学. 38 (18): 5772–8. doi :10.1021/bi982853y. PMID 10231528.
- Newman J、Peat T、Richard R、Kan L、 Swanson P、Affholter J、Holmes I、Schindler J、Unkefer C、Terwilliger T (1999)。「ハロアルカン脱ハロゲン化酵素：ロドコッカス酵素の構造」。生化学。38 ( 49): 16105–14。doi :10.1021/bi9913855。PMID 10587433 。
- Tratsiak K, Degtjarik O, Drienovska I, Chrast L, Rezacova P, Kuty M, Chaloupkova R, Damborsky J, Kuta Smatanova I (2013). 「新しい好冷性ハロアルカン脱ハロゲン化酵素の結晶構造解析：Psychrobacter cryohalolentis K5 由来の DpcA および Marinobacter sp. ELB17 由来の DmxA」。Acta Crystallogr . F69 (6): 683–688. doi :10.1107/S1744309113012979. PMC 3668595. PMID 23722854 .
