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| ホスホリボシルアントラニル酸イソメラーゼ | |||||||||
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 ホスホリボシルアントラニル酸イソメラーゼの 3D レンダリング | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| EC番号 | 5.3.1.24 | ||||||||
| CAS番号 | 37259-82-8 | ||||||||
| 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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酵素学では、ホスホリボシルアントラニル酸イソメラーゼ（PRAI）（EC 5.3.1.24）は、アミノ酸トリプトファンの合成の第3段階を触媒する酵素です。 [1]
この酵素は、フェニルアラニン、チロシン、トリプトファンの 生合成経路（芳香族アミノ酸生合成経路 としても知られる）に関与する。
酵母ではTRP1遺伝子によってコードされている。[2]
命名法
この酵素は、アルドースとケトースを相互変換する分子内酸化還元酵素であるイソメラーゼファミリーに属します。この酵素クラスの系統名は、N-(5-ホスホ-β-D-リボシル)アントラニル酸アルドース-ケトース-イソメラーゼです。よく使われる他の名前には、次のものがあります。
- PRAイソメラーゼ、
- プライ、
- IGPS:PRAI（インドール-3-グリセロール-リン酸、
- 合成酵素/N-5'-ホスホリボシルアントラニル酸イソメラーゼ複合体）、および
- N-（5-ホスホ-β-D-リボシル）アントラニル酸ケトールイソメラーゼ。
- xPRAI（サッカロミセス・セレビシエの単量体変異体）[3]
- PRAI[ML256-452]（1-(2-カルボキシフェニルアミノ)-1-デオキシ-D-リブロース5-リン酸カルボキシラーゼの改変変異体：PRAI）[3]
反応[4]
ホスホリボシルアントラニル酸イソメラーゼは、トリプトファン（必須アミノ酸）の生合成経路に含まれる多くの酵素の 1 つです。上流経路の基質と中間体を以下に示します（図 2）。
図1に示すように、この酵素によってN- (5'-ホスホリボシル)-アントラニレートは1-(o-カルボキシフェニルアミノ)-1-デオキシリブロース5-リン酸に変換されます。ホスホリボシルアントラニレートイソメラーゼという名前が示すように、この酵素は分子や原子を追加または削除することなく分子の部分を再配置するイソメラーゼとして機能します。
図2に示す反応は、分子内酸化還元（酸化還元）反応です。[5]最初のステップでは、プロトン移動が起こります。この生成物中間体であるエノールアミンは蛍光性があり、この経路の速度論的研究に役立ちます。[5]しかし、この生成物は不安定で、すぐにα-アミノケトンに異性化します。
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図1:酵素異性化酵素反応 -
図2:トリプトファン合成の上流経路 -
図3:トリプトファン合成の下流経路
- 注: 上流/下流は、ホスホリボシルアントラニル酸イソメラーゼ反応に直接関与する化合物/分子を基準としています。
キネティクス
PRAIとインドールグリセロールリン酸合成酵素（IGPS、EC 4.1.1.48）のミカエリス・メンテン反応速度論データは下表の通りです。[6]
構造
anthranilate_isomerase_from_Pyrococcus_furiosus.png/500px-Structure_of_N-(5'-phosphoribosyl)anthranilate_isomerase_from_Pyrococcus_furiosus.png)
微生物によって、PRAIの構造は単機能酵素（モノマーおよび不安定）または安定した二機能二量体酵素の間で変化する。サッカロミセス・セレビシエ、枯草菌、シュードモナス・プチダ、アシネトバクター・カルコアセティカスでは、この酵素はモノマーである。[7]対照的に、超好熱菌 のサーモトガ・マリチマ、 大腸菌（図5）、サルモネラ・チフスムリウム、エアロバクター・アエロゲネス、セラチア・マルセセンスでは、インドールグリセロールリン酸合成酵素を対酵素とする二機能酵素である。[8]
結晶構造は、上記に挙げたさまざまな微生物について特徴付けられている。Pyrococcus furiosus 由来の PRAI の既知の 2.0 A構造は、tPRAI がTIM バレルフォールドを有することを示している (図 6 )。Thermococcus kodakaraensis由来の PRAIも同様の TIM バレルフォールド構造を発現している。[7] tPRAI のサブユニットは、中央のベータバレルの N 末端面を介して会合する。もう一方のサブユニットの空洞に相互に突出する2 つの長い対称性関連ループは、複数の疎水性相互作用を提供する。さらに、両サブユニットのN 末端メチオニンと C 末端ロイシンの側鎖は疎水性クラスターに固定されており、tPRAI では塩橋の数が増加している。これらの特徴が、tPRAI の高い熱安定性の主な原因であると思われる。[9]
大腸菌から単離されたこの酵素の二機能性バージョン（図5）は、トリプトファン経路内で2つのステップを実行します。図7を参照すると、N末端はIGPS反応（残基約1〜289紫色）を触媒し、C末端ドメインはPRAI反応（残基約158〜452青緑色）を実行します。これらのドメインは重複していますが（オレンジ色）、活性部位は重複しておらず、研究では、これら2つのドメインで構成される単機能性酵素は、機能的なトリプトファン生合成経路を生成できることが示されています。[10]
βαループはこの酵素の活性に関与し、αβループはタンパク質の安定性に関与している。[8]
この酵素の構造の発見に関する詳細はウィルマンの論文に記載されています。[11]
アクティブサイト[7]
具体的には、 Thermococcus kodakaraensis由来のホスホリボシルアントラニル酸イソメラーゼTk TrpFである。アマドリ転位の活性部位は、Cys8（一般的な塩基として作用）およびAsp135（一般的な酸として作用）であることが判明した。[12]
阻害剤
酵素阻害剤[ 13]は酵素に結合してタンパク質の活性を低下させる分子である。以下の分子はPRAI活性を阻害することが示されている。
還元型 1-(2-カルボキシフェニルアミノ)-1-デオキシ-D-リブロース 5-リン酸 [5, 6,8); インドールグリセロールリン酸 (8); インドールプロパノールリン酸 (8); MnCI2 CoCI2 [16); CuSO4 (16); その他 (化学的に合成された N-(5-ホスホ-βD-リボシル) アントラニル酸には阻害剤が含まれていますが、アントラニル酸ホスホリボシルトランスフェラーゼによって生成された場合は阻害剤は含まれていません)
相同遺伝子
Arabidopsis thalianaやOryza sativa (アジアイネ)などの植物種には、この酵素を生成する相同遺伝子があります。細菌の一種はThermotoga maritimaに見られます。
ホスホリボシルアントラニル酸イソメラーゼは、クルイベロミセス・ラクティス（酵母）、サッカロミセス・セレビシエ（酵母）、アシュビア・ゴシピイなどの様々な菌類にも見られます。[14]
PRAIをコードする遺伝子のリストはKEGG酵素データベースでも見ることができます。[15]
参考文献
- ^ Creighton TE、Yanofsky C (1970)。「コリスミ酸からトリプトファン（大腸菌）—アントラニル酸合成酵素、PRトランスフェラーゼ、PRAイソメラーゼ、InGP合成酵素、トリプトファン合成酵素」。アミノ酸とアミンの代謝パートA。酵素学の方法。第17A巻。pp.365–380。doi :10.1016 / 0076-6879(71) 17215-1。ISBN 9780121818746。
- ^ 「TRP1/YDR007W 概要」。サッカロミセスゲノムデータベース。スタンフォード大学。
- ^ abc ショーンブルク、ディートマール;ステファン、ドルテ (1994)。酵素ハンドブック。スプリンガー・フェルラーク。ISBN 9783642579424. OCLC 859587801.
- ^ Lubert Stryer (2019-03-25).生化学. Macmillan Learning. ISBN 9781319114657. OCLC 1052398743.
- ^ ab Hommel U, Eberhard M, Kirschner K (1995年4月). 「ホスホリボシルアントラニル酸イソメラーゼは可逆的なアマドリ反応を触媒する」.生化学. 34 (16): 5429–39. doi :10.1021/bi00016a014. PMID 7727401.
- ^ Sterner R、Merz A、Thoma R、Kirschner K (2001)。「ホスホリボシルアントラニル酸イソメラーゼとインドールグリセロールリン酸シンターゼ：Thermotoga maritima 由来のトリプトファン生合成酵素」。超好熱性酵素パート B。Methods in Enzymology。Vol. 331。pp. 270–80。doi :10.1016/S0076-6879(01) 31064-9。ISBN 9780121822323. PMID 11265469。
- ^ abc Perveen, S.; Rashid, N.; Papageorgiou, AC (2016-11-09). 「Thermococcus kodakaraensis由来ホスホリボシルアントラニル酸イソメラーゼ」. doi :10.2210/pdb5lhf/pdb.
{{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=(ヘルプ)が必要です - ^ ab Thoma R, Hennig M, Sterner R, Kirschner K (2000年3月). 「Thermotoga maritima由来の二量体ホスホリボシルアントラニル酸イソメラーゼの突然変異により生成されたモノマーの構造と機能」. Structure . 8 (3): 265–76. doi : 10.1016/s0969-2126(00)00106-4 . PMID 10745009.
- ^ Hennig M、Sterner R、Kirschner K、Jansonius JN (1997 年 5 月)。「超好熱菌 Thermotoga maritima 由来のホスホリボシルアントラニル酸イソメラーゼの 2.0 Å 分解能での結晶構造: タンパク質安定性の決定要因の可能性」。生化学。36 ( 20): 6009–16。doi :10.1021/bi962718q。PMID 9166771 。
- ^ Eberhard M、Tsai-Pflugfelder M、Bolewska K 、 Hommel U、Kirschner K (1995 年 4 月)。「インドールグリセロールリン酸合成酵素-ホスホリボシルアントラニル酸イソメラーゼ: 大腸菌由来の二機能性酵素と改変単機能性ドメインの比較」。生化学。34 ( 16): 5419–28。doi :10.1021/bi00016a013。PMID 7727400 。
- ^ PDB : 1PII ; Wilmanns M、Priestle JP、Niermann T、Jansonius JN (1992年1月)。「大腸菌由来のホスホリボシルアントラニル酸イソメラーゼ：インドールグリセロールリン酸合成酵素の2.0Å解像度で精製した3次元構造」。Journal of Molecular Biology。223 ( 2): 477–507。doi : 10.1016 /0022-2836(92)90665-7。PMID 1738159 。
- ^ ピット、チャールズ (2002).サックス、アドルフ (オペラ) . Oxford Music Online. Oxford University Press. doi :10.1093/gmo/9781561592630.article.o006145.
- ^ 「酵素→阻害剤リスト：M」、酵素阻害剤ハンドブック、Wiley-VCH Verlag GmbH、1999年、pp. 894–956、doi：10.1002/9783527618330.ch13、ISBN 9783527618330
- ^ 「ホスホリボシルアントラニル酸イソメラーゼの Blast 検索」。HomoloGeneデータベース。国立生物工学情報センター。
- ^ 「KEGG酵素」.
