ホモセリン

l-ホモセリン
名前
	IUPAC名 ( S )-2-アミノ-4-ヒドロキシブタン酸
識別子
CAS番号	672-15-1 ;
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像;
チェビ	チェビ:30653 ;
チェムBL	チェルノブイリ ;
ケムスパイダー	758 ;
ECHA 情報カード	100.010.538
EC番号	211-590-6;
パブケム CID	779;
ユニ	6KA95X0IVO ;
CompTox ダッシュボード ( EPA )	DTXSID5075159;
	InChI InChI=1S/C4H9NO3/c5-3(1-2-6)4(7)8/h3,6H,1-2,5H2,(H,7,8) キー: UKAUYVFTDYCKQA-UHFFFAOYSA-N ; InChI=1/C4H9NO3/c5-3(1-2-6)4(7)8/h3,6H,1-2,5H2,(H,7,8) キー: UKAUYVFTDYCKQA-UHFFFAOYAZ;
	笑顔 O=C(O)C(N)CCO;
プロパティ
化学式	Ｃ4Ｈ9ＮＯ3
モル質量	119.12 グラム/モル
融点	203 °C (分解)
	特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。確認する（何ですか？）インフォボックス参照

ホモセリン（イソトレオニンとも呼ばれる）は、化学式HO ₂ CCH(NH ₂ )CH 2 _CH 2 _OHのα-アミノ酸です。L-ホモセリンは、DNAによってコード化される一般的なアミノ酸の1つではありません。ホモセリンは、バックボーンに追加の-CH ₂ -ユニットが挿入されている点で、タンパク質構成アミノ酸のセリンと異なります。ホモセリン、またはそのラクトン型は、メチオニンの分解によるペプチドの臭化シアン分解産物です。

ホモセリンは、メチオニン、トレオニン（ホモセリンの異性体）、イソロイシンの3つの必須アミノ酸の生合成における中間体です。^[1]その完全な生合成経路には、解糖系、トリカルボン酸（TCA）回路またはクエン酸回路（クレブス回路）、およびアスパラギン酸代謝経路が含まれます。アスパラギン酸セミアルデヒドを介したアスパラギン酸の2回の還元によってホモセリンが生成されます。^[2]具体的には、酵素ホモセリンデヒドロゲナーゼが NADPHと連携して、 L-アスパラギン酸-4-セミアルデヒドをL-ホモセリンに変換する可逆反応を触媒します。次に、他の2つの酵素、ホモセリンキナーゼとホモセリンO-スクシニルトランスフェラーゼがホモセリンを基質として使用し、それぞれホスホホモセリンとO-スクシニルホモセリンを生成します。^[3]

アプリケーション

商業的には、ホモセリンはイソブタノールと1,4-ブタンジオールの合成の前駆体として使用できます。^[4]精製されたホモセリンは酵素構造研究に使用されます。^{[5]また、ホモセリンはペプチド合成と}プロテオグリカン糖ペプチドの合成を解明する研究において重要な役割を果たしてきました。^[6] 細菌細胞株はこのアミノ酸を大量に生成できます。^[3]^[4]

生合成

ホモセリンはアスパラギン酸からアスパラギン酸-4-セミアルデヒドを経て生成され、アスパラギン酸-4-セミアルデヒドはβ-ホスホアスパラギン酸から生成される。ホモセリン脱水素酵素の作用により、セミアルデヒドはホモセリンに変換される。^[7]

L -ホモセリンはホモセリンキナーゼの基質であり、ホスホホモセリン（ホモセリンリン酸）を生成し、これがトレオニン合成酵素によって変換され、 L -トレオニンが生成されます。

ホモセリンはホモセリンO-スクシニルトランスフェラーゼによってO-スクシニルホモセリンに変換され、 L-メチオニンの前駆体となる。^[8]

ホモセリンはアスパラギン酸キナーゼとグルタミン酸脱水素酵素をアロステリックに阻害する。^[3]グルタミン酸脱水素酵素はグルタミン酸をα-ケトグルタル酸に可逆的に変換し、α-ケトグルタル酸はクエン酸回路を経てオキサロ酢酸に変換される。トレオニンはアスパラギン酸キナーゼとホモセリン脱水素酵素の別のアロステリック阻害剤として作用するが、ホモセリンキナーゼの競合阻害剤である。^[8]

参考文献

^ 田中正治、岸孝太郎、木下誠（1961年9月）。「l-アミノ酸の合成に関する研究：第3部。l-アスパラギン酸からのl-ホモセリンの合成」。農業生物化学。25 （9）：678-679。doi ：10.1080/ 00021369.1961.10857862。ISSN 0002-1369 。
^ バーグ、JM; Stryer, L. et al. (2002)、生化学。 WHフリーマン。ISBN 0-7167-4684-0
^ abc Liu P、Zhang B、Yao ZH、Liu ZQ、Zheng YG（2020年10月）。Zhou NY（編）。「大腸菌におけるl-ホモセリン生産のための代謝ネットワークのマルチプレックス設計」。応用環境微生物学。86（20）。Bibcode ： 2020ApEnM..86E1477L。doi ：10.1128/AEM.01477-20。PMC 7531971。PMID 32801175。
^ ab Huang JF、Zhang B、Shen ZY、 Liu ZQ、Zheng YG（2018年7月）。「O-スクシニル-L-ホモセリンを高収率で生産するための大腸菌の代謝工学」。3 Biotech。8 （7 ）：310。doi ：10.1007/s13205-018-1332- x。PMC 6037649。PMID 30002999。
^ Akai S, Ikushiro H, Sawai T, Yano T, Kamiya N, Miyahara I (2019年2月). 「ホモセリン脱水素酵素のL-ホモセリンおよびNADPHと複合した閉環型の結晶構造」. Journal of Biochemistry . 165 (2): 185–195. doi :10.1093/jb/mvy094. PMID 30423116.
^ Yang W, Ramadan S, Yang B, Yoshida K, Huang X (2016 年 12 月). 「アスパラギン酸および硫酸化グリカン鎖を含むプロテオグリカン糖ペプチドの合成におけるアスパラギン酸前駆体としてのホモセリン」. The Journal of Organic Chemistry . 81 (23): 12052–12059. doi :10.1021/acs.joc.6b02441. PMC 5215661. PMID 27809505 .
^ Viola, Ronald E. (2001). 「アミノ酸生合成のアスパラギン酸ファミリーの中心酵素」. Accounts of Chemical Research . 34 (5): 339–349. doi :10.1021/ar000057q. PMID 11352712.
^ ab Petit C, Kim Y, Lee SK, Brown J, Larsen E, Ronning DR, et al. (2018年1月). 「Corynebacterium glutamicumのホモセリンキナーゼ（ThrB）におけるフィードバック阻害の軽減がl-スレオニン生合成を促進する」. ACS Omega . 3 (1): 1178–1186. doi :10.1021/acsomega.7b01597. PMC 6045374. PMID 30023797 .

[1] 田中正治、岸孝太郎、木下誠（1961年9月）。「l-アミノ酸の合成に関する研究：第3部。l-アスパラギン酸からのl-ホモセリンの合成」。農業生物化学。25 （9）：678-679。doi ：10.1080/ 00021369.1961.10857862。ISSN 0002-1369 。

[2] バーグ、JM; Stryer, L. et al. (2002)、生化学。 WHフリーマン。ISBN 0-7167-4684-0

[:03-3] Liu P、Zhang B、Yao ZH、Liu ZQ、Zheng YG（2020年10月）。Zhou NY（編）。「大腸菌におけるl-ホモセリン生産のための代謝ネットワークのマルチプレックス設計」。応用環境微生物学。86（20）。Bibcode ： 2020ApEnM..86E1477L。doi ：10.1128/AEM.01477-20。PMC 7531971。PMID 32801175。

[:1-4] Huang JF、Zhang B、Shen ZY、 Liu ZQ、Zheng YG（2018年7月）。「O-スクシニル-L-ホモセリンを高収率で生産するための大腸菌の代謝工学」。3 Biotech。8 （7 ）：310。doi ：10.1007/s13205-018-1332- x。PMC 6037649。PMID 30002999。

[5] Akai S, Ikushiro H, Sawai T, Yano T, Kamiya N, Miyahara I (2019年2月). 「ホモセリン脱水素酵素のL-ホモセリンおよびNADPHと複合した閉環型の結晶構造」. Journal of Biochemistry . 165 (2): 185–195. doi :10.1093/jb/mvy094. PMID 30423116.

[6] Yang W, Ramadan S, Yang B, Yoshida K, Huang X (2016 年 12 月). 「アスパラギン酸および硫酸化グリカン鎖を含むプロテオグリカン糖ペプチドの合成におけるアスパラギン酸前駆体としてのホモセリン」. The Journal of Organic Chemistry . 81 (23): 12052–12059. doi :10.1021/acs.joc.6b02441. PMC 5215661. PMID 27809505 .

[7] Viola, Ronald E. (2001). 「アミノ酸生合成のアスパラギン酸ファミリーの中心酵素」. Accounts of Chemical Research . 34 (5): 339–349. doi :10.1021/ar000057q. PMID 11352712.

[:2-8] Petit C, Kim Y, Lee SK, Brown J, Larsen E, Ronning DR, et al. (2018年1月). 「Corynebacterium glutamicumのホモセリンキナーゼ（ThrB）におけるフィードバック阻害の軽減がl-スレオニン生合成を促進する」. ACS Omega . 3 (1): 1178–1186. doi :10.1021/acsomega.7b01597. PMC 6045374. PMID 30023797 .