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| 無機ピロホスファターゼ | |||||||||
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 ピロホスファターゼ（無機）六量体、大腸菌 | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| EC番号 | 3.6.1.1 | ||||||||
| CAS番号 | 9024-82-2 | ||||||||
| 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 | ||||||||
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| 可溶性無機ピロホスファターゼ | |||||||||
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 Thermococcus litoralisから単離された可溶性無機ピロホスファターゼの構造( PDB : 2PRD )。 | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| シンボル | ピロホスファターゼ | ||||||||
| パム | PF00719 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| プロサイト | PS00387 | ||||||||
| キャス | 2prd | ||||||||
| SCOP2 | 2prd / スコープ / SUPFAM | ||||||||
| 医療機器 | cd00412 | ||||||||
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| ピロホスファターゼ（無機）1 | |||||||
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| 識別子 | |||||||
| シンボル | PPA1 | ||||||
| 代替記号 | PP | ||||||
| NCBI遺伝子 | 5464 | ||||||
| HGNC | 9226 | ||||||
| オミム | 179030 | ||||||
| 参照シーケンス | NM_021129 | ||||||
| ユニプロット | Q15181 | ||||||
| その他のデータ | |||||||
| 軌跡 | 第10章 q11.1-q24 | ||||||
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| ピロホスファターゼ（無機）2 | |||||||
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| 識別子 | |||||||
| シンボル | PPA2 | ||||||
| NCBI遺伝子 | 27068 | ||||||
| HGNC | 28883 | ||||||
| オミム | 609988 | ||||||
| 参照シーケンス | NM_176869 | ||||||
| ユニプロット | 翻訳: | ||||||
| その他のデータ | |||||||
| 軌跡 | 第4章 25節 | ||||||
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無機ピロホスファターゼ（または無機ジホスファターゼ、PPase）は、1つのピロリン酸イオンを2つのリン酸イオンに変換する反応を触媒する酵素（EC 3.6.1.1）です。[1]これは非常にエルゴンを発生する反応であるため、不利な生化学的変換と結合してこれらの変換を完了させることができます。[2]この酵素の機能は、脂質代謝（脂質の合成と分解を含む）、カルシウムの吸収と骨の形成、[3] [4]およびDNA合成、[5]およびその他の生化学的変換において重要な役割を果たします。[6] [7]
これまでに、アミノ酸配列と構造の両方の点で大きく異なる2種類の無機ジホスファターゼが特徴付けられています。可溶性ピロホスファターゼと膜貫通型プロトンポンプピロホスファターゼ（それぞれsPPaseとH（+）-PPase）です。sPPaseは、ピロリン酸を加水分解して熱を放出する普遍的なタンパク質ですが、動物細胞や真菌細胞ではまだ特定されていないH + -PPaseは、ピロリン酸加水分解のエネルギーを生体膜を介したプロトンの移動に結び付けます。[8] [9]
構造
耐熱性可溶性ピロホスファターゼは極限環境細菌 Thermococcus litoralisから単離された。3次元構造はX線結晶構造解析によって決定され、2つのαヘリックスと反平行の閉じたβシートで構成されていることが判明した。Thermococcus litoralisから単離された無機ピロホスファターゼの形態は、合計174個のアミノ酸残基を含み、六量体 オリゴマー構造を有することが判明した（図1）。[10]
ヒトはピロホスファターゼをコードする2つの遺伝子、PPA1とPPA2を持っている。[11] PPA1はヒト染色体10の遺伝子座に割り当てられており、[12] PPA2は染色体4に割り当てられている。[13]
機構
ほとんどの生物における無機ピロホスファターゼによる触媒の正確なメカニズムは不明であるが、大腸菌における部位特異的変異誘発研究により、酵素活性部位の分析と重要なアミノ酸の同定が可能になった。特に、この分析により、触媒において機能的に重要である可能性のある17個の残基が明らかになった。[14]
さらなる研究により、Asp67のプロトン化状態が大腸菌における反応の可逆性を調節する役割を担っていることが示唆されている。この残基のカルボキシレート官能基は、 4つのマグネシウムイオンが存在する場合、ピロリン酸基質に対して求核攻撃を行うことが示されている。これら4つのマグネシウムイオンとの直接的な配位と、Arg43、Lys29、Lys142（すべて正に帯電した残基）との水素結合相互作用により、基質が活性部位に固定されることが示されている。4つのマグネシウムイオンは、三角双錐遷移状態の安定化にも関与しており、前述の求核攻撃のエネルギー障壁を低下させることが示唆されている。[14]
いくつかの研究では、アロステリックエフェクターとして作用する追加の基質も特定されています。特に、ピロリン酸（PPi）が無機ピロホスファターゼのエフェクター部位に結合すると、活性部位での加水分解速度が増加します。[15] ATPは大腸菌でアロステリック活性化因子として機能することも示されており、[16]フッ化物は酵母でピロリン酸の加水分解を阻害することが示されている。[17]
生物学的機能と意義
無機ピロリン酸（PPi）を2つのリン酸イオンに加水分解する反応は、多くの生化学的経路で反応を効果的に不可逆的にするために利用されています。[18]このプロセスは非常に発熱性が高く（自由エネルギーの変化は約-19kJ ）、そのため、通常はより不利な反応と組み合わせると、反応系のエネルギー的有利性が大幅に高まります。[19]
無機ピロホスファターゼは脂質分解の初期段階でこの加水分解反応を触媒し、この現象の顕著な例である。ピロリン酸（PPi）の急速な加水分解を促進することにより、無機ピロホスファターゼはβ酸化される脂肪酸の活性化の原動力となる。[19]
脂肪酸は、生物の代謝ニーズを満たすために分解される前に、まず補酵素Aとのチオエステル結合によって活性化されなければならない。このプロセスは、酵素アシルCoAシンテターゼによって触媒され、ミトコンドリア外膜で起こる。この活性化は、2つの反応段階で達成される：（1）脂肪酸がATP分子と反応して、酵素結合アシルアデニル酸およびピロリン酸（PPi）を形成する、および（2）CoAのスルフヒドリル基がアシルアデニル酸を攻撃して、アシルCoAおよびAMP分子を形成する。これら2つの段階は、無機ピロホスファターゼによるPPiの追加加水分解を除き、生物学的条件下では可逆的である。[19]この結合した加水分解は、全体的な順方向活性化反応の原動力となり、他の生物学的プロセスで使用される 無機リン酸の供給源となる。
進化
可溶性無機ピロホスファターゼ（sPPase、Pfam PF00719）の原核生物および真核生物の形態を調べたところ、アミノ酸配列、残基数、オリゴマー構成の両方で大きく異なることが示されました。構造成分が異なるにもかかわらず、最近の研究では、速度論データに基づいて、活性部位構造と反応メカニズムの進化的保存性が高いことが示唆されています。[20]サルガッソ海の生物から採取した約100万の遺伝子配列を分析したところ、プロトンポンプ無機ピロホスファターゼ（H + -PPase）をコードする領域内に、高度に保存されていると思われる57残基の配列が特定されました。この領域は主に、4つの初期のアミノ酸残基であるGly、Ala、Val、Aspで構成されており、タンパク質の進化的に古い起源を示唆しています。[21]
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)におけるピロホスファターゼ
さらに読む
- Bailey K, Webb EC (1944). 「酵母ピロホスファターゼの精製と特性」. The Biochemical Journal . 38 (5): 394–8. doi :10.1042/bj0380394. PMC 1258115. PMID 16747821 .
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