セリンC-パルミトイルトランスフェラーゼ

セリンパルミトイルトランスフェラーゼ
S. paucimobilis由来のセリンパルミトイルトランスフェラーゼの結晶構造。中央に補因子 PLPが見える。 [1]
識別子
シンボル	ＳＰＴ１
ＰＤＢ	2JG2
ユニプロット	Q93UV0
その他のデータ
EC番号	2.3.1.50
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酵素学では、セリンC-パルミトイルトランスフェラーゼ（EC 2.3.1.50）は、化学反応を触媒する酵素である：^{[2] [3]}

パルミトイルCoA + L-セリンCoA + 3-デヒドロ- D-スフィンガニン + CO ₂${\displaystyle \rightleftharpoons }$

したがって、この酵素の2つの基質はパルミトイルCoAとL-セリンであり、3つの生成物はCoA、3-デヒドロ-D-スフィンガニン、およびCO ₂である。^{[4] [5]この反応は、他の多くの}スフィンゴ脂質の前駆体であるスフィンゴシン の生合成における重要なステップである。^[3]

この酵素はスフィンゴ脂質代謝に関与します。ピリドキサールリン酸という1 つの補因子を使用します。

この酵素はトランスフェラーゼファミリーに属し、特にアミノアシル基以外の基を転移するアシルトランスフェラーゼに属します。この酵素クラスの系統名はパルミトイル-CoA:L-セリンC -パルミトイルトランスフェラーゼ (脱炭酸) です。よく使われる他の名前には次のものがあります。

• セリンパルミトイルトランスフェラーゼ、
• SPT、3-オキソスフィンガニン合成酵素、および
• アシルCoA:セリンC-2アシルトランスフェラーゼの脱炭酸。

セリンC -パルミトイルトランスフェラーゼは、アミノ酸とアシルCoAチオエステル基質の縮合を触媒するPLP依存性酵素のAOS（α-オキソアミン合成酵素）ファミリーのメンバーです。 ^[6]ヒトの酵素は、別々の遺伝子によってコードされている長鎖塩基1と2（LCB1/2）として知られる2つのモノマーサブユニットからなるヘテロ二量体です。^[1] LCB2の活性部位には、 LCB1には存在しないリジンやその他の重要な触媒残基が含まれています。LCB1は触媒には関与しませんが、酵素の合成と安定性には必要です。^[7]

2007年後半現在、このクラスの酵素については2つの構造が解明されており、PDBアクセスコードは2JG2と2JGTとなっている。^[1]

PLP （ピリドキサール5'-リン酸）依存性セリンC -パルミトイルトランスフェラーゼは、スフィンゴ脂質の新規生合成の最初の酵素ステップを実行します。この酵素は、L-セリンとアシル-CoAチオエステル（CoASH）基質（通常はC ¹⁶ -パルミトイル）またはアシル-ACP（アシルキャリアタンパク質）チオエステル基質との間のクライゼン様縮合を触媒し、3-ケトジヒドロスフィンゴシンを形成します。最初に、PLP補因子がシッフ塩基を介して活性部位のリジンに結合し、酵素のホロ型または内部アルジミンを形成します。次に、L-セリンのアミン基がPLPに結合したリジンを攻撃して置換し、外部アルジミン中間体を形成します。その後、セリンのCαで脱プロトン化が起こり、キノノイド中間体が形成され、これが入ってくるチオエステル基質を攻撃する。脱炭酸とリジンの攻撃に続いて、生成物である3-ケトジヒドロスフィンゴシンが放出され、触媒活性のあるPLPが再形成される。この縮合反応により、生物中のその後のすべての中間スフィンゴ脂質および複合スフィンゴ脂質に見られるスフィンゴイド塩基または長鎖塩基が形成される。^[3]

種によってセリンC -パルミトイルトランスフェラーゼにはさまざまなアイソフォームが存在します。酵素がヘテロ二量体で膜結合している真核生物とは異なり、細菌酵素はホモ二量体で細胞質内です。グラム陰性細菌のスフィンゴモナス・パウシモビリスに見られる酵素のアイソフォームの研究は酵素の構造を解明した最初の研究であり、PLP補因子がLys ²⁶⁵やHis ^{159などのいくつかの}活性部位残基によって保持されていることが明らかになりました。^[8]具体的には、S. パウシモビリスのアイソフォームは活性部位にアルギニン残基（Arg ^{378 ）があり、これがPLP-L-セリン外部アルジミン中間体の}カルボキシ部分を安定化させる上で重要な役割を果たしています。酵素ホモログ中の類似のアルギニン残基（Arg ³⁷⁰、Arg ³⁹⁰）も同様の役割を果たしている。^[9] Sphingobacterium multivorum などの他のホモログは、アルギニンの代わりに水を介してセリンおよびメチオニン残基に結合したカルボキシル基を特徴とする。 ^[10] S. multivorumやBdellovibrio stolpiiなどの特定の酵素ホモログは、内細胞膜に関連していることがわかっており、そのため真核生物の酵素に似ている。^[11] B. stolpiiホモログはパルミトイル-CoAによる基質阻害も特徴としており、これは酵母および哺乳類ホモログに共通する特徴である。 ^{[12] [13] [14]}

HSAN1（遺伝性感覚自律神経障害1型）は、真核生物のセリンC-パルミトイルトランスフェラーゼ酵素の2つのヘテロ二量体サブユニットをコードする遺伝子SPTLC1またはSPTLC2のいずれかの変異によって引き起こされる遺伝性疾患です。 ^{[15] [16] [17]これらの変異は、特に}L-アラニンとパルミトイルCoA基質を縮合する酵素の能力を高めることによって、活性部位特異性を変化させることが示されている。 ^[18]これは、HSAN1患者で観察されるアラニンとパルミトイルCoAの縮合によって形成されるデオキシスフィンゴイド塩基のレベルの上昇と一致しています。^[19]

セリンC -パルミトイルトランスフェラーゼは、細菌からヒトまで、多くの種で発現しています。細菌の酵素は水溶性ホモ二量体^{[2]ですが、}真核生物では酵素は小胞体に固定されたヘテロ二量体です。^[3] ヒトと他の哺乳類は、3 つのパラロガスサブユニットSPTLC1、SPTLC2、および SPTLC3 を発現します。当初、機能的なヒト酵素は、SPTLC1 サブユニットと、SPTLC2 または SPTLC3 のいずれかである 2 番目のサブユニット間のヘテロ二量体であると提案されました。 ^[20]しかし、最近のデータでは、酵素は 3 つのサブユニットすべてを含む、より大きな複合体、おそらくは 8 量体として存在する可能性があることが示唆されています。^[21]