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代謝物チャネリング[1]とは、ある酵素の中間代謝産物を溶液中に放出することなく、別の酵素または活性部位に直接渡すことである。代謝経路の複数の連続した酵素がそれらの間で基質をチャネリングする場合[2] 、これはメタボロンと呼ばれる。[3]チャネリングにより、酵素が細胞質内にランダムに分布している場合よりも代謝経路が迅速かつ効率的になり、不安定な中間体の放出を防ぐことができる。[4]また、中間体が他の酵素によって触媒される競合反応によって消費されるのを防ぐこともできる。
チャネリングのメカニズム
チャネリングはいくつかの方法で起こる。1つの可能性は、ピルビン酸脱水素酵素複合体で起こるもので、基質が複数の活性部位間を移動する柔軟なアームに付着している（可能性は低い）ことである。[5]もう1つの可能性は、2つの活性部位がタンパク質を貫通するトンネルで接続され、基質がトンネルを移動することである。これはトリプトファン合成酵素で見られる。[4] 3番目の可能性は、酵素表面の荷電領域が経路または「静電ハイウェイ」として機能し、反対の電荷を持つ基質を1つの活性部位から別の活性部位に誘導することである。これは、二機能性酵素ジヒドロ葉酸還元酵素-チミジル酸合成酵素で見られる。[6]生体内でのタンパク質合成のためのアミノアシルtRNAのチャネリングも報告されている。[7]
論争
酸化還元酵素間のNADHの伝達
ある研究者は、生成物としての酵素から別の基質としての酵素へのNADHの直接転移は一般的な現象であると主張している。[8]しかし、 GutfreundとChock [9]やPettersson [10]などの研究者は、実験的証拠が弱すぎてそのような結論を裏付けないと主張している。より最近の研究[11]では、Svedružićと同僚は、そのような直接転移は実際の現象であると結論付けているが、注意を促している。
私たちの研究結果はまた、基礎となる分子原理と関連酵素の特性を理解しなければ、細胞内の基質チャネリングを決定的に分析できる実験を設計することは不可能であることを示しています。
代謝物チャネリングの生理学的効果
例えばオヴァディ[12]は、代謝物のチャネリングが自由溶液中の代謝物の濃度を低下させると示唆することがあります。しかし、定常状態では自由濃度に純粋な影響はないとも主張されています[13]が、この主張には異論もあります。 [14]最近の著者[15]は、チャネリングに関するこの問題とその他の疑問は未解決であると考えています。「生体内での基質チャネリングも未解決の議論の対象となっている」、または自由濃度への影響は存在するが「一般的に小さい」と認識しています。[16]
参照
参考文献
- ^ これは「基質チャネリング」と呼ばれることもありますが、この名前はあまり具体的ではありません。
- ^ Srere, P. (1972)。「ミトコンドリアマトリックスにクレブス回路酵素の組織はあるか？」Hanson, RW; Mehlman, P. (編)。ミトコンドリアにおけるエネルギー代謝と代謝プロセスの調節。ニューヨーク: Academic Press。pp. 79–91。ISBN 978-0124878501。
- ^ Srere, PA (1985). 「メタボロン」.生化学の動向. 10 (3): 109–110. doi :10.1016/0968-0004(85)90266-X.
- ^ ab Huang X、Holden HM、Raushel FM (2001)。「酵素触媒反応における基質と中間体のチャネリング」。Annu . Rev. Biochem . 70 : 149–80. doi :10.1146/annurev.biochem.70.1.149. PMID 11395405。
- ^ Perham RN (2000). 「多機能酵素のスイングアームとスイングドメイン：多段階反応の触媒機械」Annu. Rev. Biochem . 69 : 961–1004. doi :10.1146/annurev.biochem.69.1.961. PMID 10966480.
- ^ Miles EW、Rhee S、Davies DR（1999年4月）。「基質チャネリングの分子基盤」J. Biol. Chem . 274 （18）：12193–6。doi ：10.1074 /jbc.274.18.12193。PMID 10212181。
- ^ Negrutskii BS; Deutscher MP (1991). 「in vivo でのタンパク質合成のためのアミノアシル tRNA のチャネリング」Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 88 (11): 4991–5. Bibcode :1991PNAS...88.4991N. doi : 10.1073/pnas.88.11.4991 . PMC 51793 . PMID 2052582.
- ^ Spivey, HO; Ovádi, J. (1999). 「基質チャネリング」. Methods . 19 (2): 306–321. doi :10.1006/meth.1999.0858. PMID 10527733.
- ^ Gutfreund, H; Chock, PB (1991). 「解糖酵素間の基質チャネリング：事実かフィクションか」J. Theor. Biol . 152 (1): 117–121. Bibcode :1991JThBi.152..117G. doi :10.1016/S0022-5193(05)80524-7. PMID 1753754.
- ^ Pettersson, G. (1991). 「酵素間の代謝物のチャネリングが動的複合体を形成するという説得力のある証拠はない」J. Theor. Biol . 152 (1): 65–69. Bibcode :1991JThBi.152...65P. doi :10.1016/S0022-5193(05)80512-0. PMID 1753770.
- ^ Svedružić, ZM; Odorčić, I.; Chang, CH; Svedružić, D. (2020). 「一過性タンパク質-タンパク質複合体を介した基質チャネリング：D-グリセルアルデヒド-3-リン酸脱水素酵素とL-乳酸脱水素酵素の場合」。Scientific Reports . 10 (1): 10404. doi :10.1038/s41598-020-67079-2. PMC 7320145 . PMID 32591631.
- ^ Ovádi, Judit (1991). 「代謝チャネリングの生理学的意義」J. Theor. Biol . 152 (1): 1–22. Bibcode :1991JThBi.152....1O. doi :10.1016/S0022-5193(05)80500-4. PMID 1753749.
- ^ Cornish-Bowden, A.; Cárdenas, ML (1993). 「チャネリングは一定の正味フラックスで代謝中間体の濃度に影響を与える可能性がある：人為的要因か現実か？」Eur. J. Biochem . 213 (1): 87–92. doi : 10.1111/j.1432-1033.1993.tb17737.x . ISSN 0014-2956. PMID 8477736.
- ^ Mendes, P.; Kell, DB; Westerhoff, HV (1996). 「単純な動的チャネルにおいて、一定の正味フラックスでチャネリングによってプールサイズが減少する理由と時期」Biochim. Biophys. Acta . 1289 (2): 175–186. doi :10.1016/0304-4165(95)00152-2. ISSN 0304-4165. PMID 8600971.
- ^ Kuzmak, A.; Carmali, S.; von Lieres, E.; Russell, AJ; Kondrat, S. (2019). 「酵素の近接性はカスケード反応を加速できるか?」Sci. Rep . 9 (1): 455. Bibcode :2019NatSR...9..455K. doi :10.1038/s41598-018-37034-3. ISSN 2045-2322. PMC 6345930 . PMID 30679600.
- ^ Pareek, V.; Sha, S.; He, J.; Wingreen, NS; Benkovic, SJ (2021). 「代謝チャネリング：予測、推論、証拠」. Mol. Cell . 81 (18): 3775–3785. doi :10.1016/j.molcel.2021.08.030. ISSN 1097-2765. PMC 8485759 . PMID 34547238.