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| シキミ酸脱水素酵素 | |||||||||
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| 識別子 | |||||||||
| EC番号 | 1.1.1.25 | ||||||||
| CAS番号 | 9026-87-3 | ||||||||
| 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、シキミ酸脱水素酵素（EC 1.1.1.25）は、化学反応を触媒する酵素である。
- シキミ酸塩 + NADP + 3-デヒドロシキミ酸塩 + NADPH + H +
したがって、この酵素の2 つの基質はシキミ酸とNADP +であり、 3 つの生成物は3-デヒドロシキミ酸、NADPH、およびH +です。この酵素は、フェニルアラニン、チロシン、およびトリプトファンの生合成に関与しています。
関数
シキミ酸脱水素酵素は、シキミ酸経路の 1 つのステップを触媒する酵素です。この経路は、細菌、植物、真菌、藻類、寄生虫に見られ、炭水化物の代謝から芳香族アミノ酸 (フェニルアラニン、チロシン、トリプトファン) を生合成する役割を担っています。対照的に、動物や人間にはこの経路がないため、この生合成経路の産物は動物の食事から摂取しなければならない 必須アミノ酸です。
この経路には 7 つの酵素が関与しています。シキミ酸脱水素酵素 (3-デヒドロシキミ酸脱水素酵素とも呼ばれる) は、7 つのステップから成るプロセスの 4 番目のステップです。このステップでは、3-デヒドロシキミ酸をシキミ酸に変換し、NADP + をNADPH に還元します。
命名法
この酵素は酸化還元酵素のファミリーに属し、特にNAD +またはNADP +を受容体として供与体のCH-OH基に作用します。この酵素クラスの系統名はシキミ酸:NADP + 3-酸化還元酵素です。一般的に使用される他の名前は次のとおりです。
- デヒドロシキミ酸還元酵素、
- シキミ酸酸化還元酵素、
- シキミ酸:NADP +酸化還元酵素、
- 5-デヒドロシキミ酸還元酵素、
- シキミ酸5-脱水素酵素、
- 5-デヒドロシキミ酸還元酵素、
- DHS還元酵素、
- シキミ酸:NADP + 5-オキシドレダクターゼ、および
- アロエ。
反応
シキミ酸脱水素酵素は、3-デヒドロシキミ酸からシキミ酸への可逆的なNADPH依存性反応を触媒する。[1]この酵素はカルボニル官能基の炭素-酸素二重結合をヒドロキシル（OH）基に還元し、シキミ酸アニオンを生成する。この反応はNADPH依存性であり、NADPHはNADP +に酸化される。
構造
N末端ドメイン
| シキミ酸脱水素酵素、N末端ドメイン | |||||||||
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 シキミ酸脱水素酵素AroEはNADP +と複合体を形成します | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| シンボル | シキメイト_dh_N | ||||||||
| パム | PF08501 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| SCOP2 | 1vi2 / スコープ / SUPFAM | ||||||||
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シキミ酸脱水素酵素のN末端にある基質結合ドメインは、基質である3-デヒドロシキミ酸に結合します。[2]これは触媒ドメインであると考えられています。これは、4つのαヘリックスを持つねじれたβシートを形成する6つのβストランドの構造を持っています。[2]
C末端ドメイン
| シキミ酸脱水素酵素C末端 | |||||||||
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 メタノピルス・カンドレリ由来グルタミルtRNA還元酵素 | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| シンボル | シキメイト_DH | ||||||||
| パム | PF01488 | ||||||||
| ファム一族 | CL0063 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| SCOP2 | 1nyt / スコープ / SUPFAM | ||||||||
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C末端ドメインはNADPHに結合します。ロスマンフォールドと呼ばれる特殊な構造を持ち、6本鎖のねじれた平行βシートとループ、αヘリックスがコアβシートを囲んでいます。[2]
シキミ酸デヒドロゲナーゼの構造は、2つのドメイン、2つのアルファヘリックス、およびモノマーのドメインを分離する大きな溝を持つ2つのベータシートによって特徴付けられます。[3]この酵素は対称的です。シキミ酸デヒドロゲナーゼには、ロスマンフォールドを含むNADPH結合部位もあります。この結合部位には通常、グリシンPループが含まれます。[1]モノマーのドメインはかなりの柔軟性を示しており、酵素が閉じて基質3-デヒドロシキミ酸と結合できることを示唆しています。ドメインとNADPH結合部位の間で疎水性相互作用が発生します。[1]この疎水性コアとその相互作用により、酵素は動的構造であるにもかかわらず、酵素の形状が固定されます。酵素の構造が保存されていること、つまり、構造がより少ないスペースを占めるために急激に曲がることを裏付ける証拠もあります。
パラログ
大腸菌（E. coli）は、シキミ酸脱水素酵素の2つの異なる形態、AroEとYdiBを発現する。これら2つの形態は互いにパラログである。2つの形態のシキミ酸脱水素酵素は、異なる生物で異なる一次配列を有するが、同じ反応を触媒する。AroEとYdiBの配列には約25％の類似性があるが、2つの構造は同様の折り畳み構造を有する。YdiBはNADまたはNADPを補因子として利用することができ、キナ酸とも反応する。[3]酵素値（K m ）が類似していることからもわかるように、どちらもリガンドの親和性が高い。[3]酵素の両形態は独立して制御される。[3]
アプリケーション
シキミ酸経路はヒトには存在しないため、除草剤やその他の無毒の薬物のターゲットとなっています。一般的に使用されている除草剤のグリホサートは、シキミ酸経路の酵素である5-エノールピルビルシキミ酸3-リン酸シンターゼまたはEPSPシンターゼの阻害剤です。問題は、この除草剤が約20年間使用されてきたのに、今ではグリホサート耐性の植物が出現していることです。これはシキミ酸脱水素酵素の研究に関連します。シキミ酸経路の酵素阻害プロセスの多様性を維持することが重要であり、研究が進めば、シキミ酸脱水素酵素がシキミ酸経路で次に阻害される酵素になる可能性があるからです。新しい阻害剤を設計するためには、経路のすべての酵素の構造を解明する必要があります。酵素の2つの形態が存在すると、一方が他方の阻害を補う可能性があるため、潜在的な薬物の設計が複雑になります。また、TIGRデータベースには、2種類のシキミ酸脱水素酵素を持つ細菌が14種あることが示されています。[3]これは、潜在的な医薬品が同時に阻害する必要がある酵素が2つあるため、製薬会社にとって問題となります。[3]
参考文献
- ^ abc Ye S、Von Delft F、Brooun A、Knuth MW、Swanson RV、McRee DE (2003 年 7 月)。「シキミ酸脱水素酵素 (AroE) の結晶構造は、ユニークな NADPH 結合モードを明らかにする」。J . Bacteriol . 185 (14): 4144–51. doi :10.1128/JB.185.14.4144-4151.2003. PMC 164887. PMID 12837789 。
- ^ abc Lee HH (2012). 「Thermotoga maritima由来のシキミ酸脱水素酵素の高解像度構造は、しっかりと閉じた構造を明らかにした」Mol Cells . 33 (3): 229–33. doi :10.1007/s10059-012-2200-x. PMC 3887703 . PMID 22095087.
- ^ abcdef Michel G、Roszak AW、Sauvé V、Maclean J、Matte A、Coggins JR、Cygler M、Lapthorn AJ (2003 年 5 月)。「シキミ酸脱水素酵素 AroE とそのパラログ YdiB の構造。異なる活性のための共通の構造フレームワーク」。J . Biol. Chem . 278 (21): 19463–72. doi : 10.1074/jbc.M300794200 . PMID 12637497。
さらに読む
- Balinsky D, Davies DD (1961). 「高等植物における芳香族生合成。1. デヒドロシキミ酸還元酵素の調製と特性」。Biochem . J. 80 ( 2): 292–6. doi :10.1042/bj0800292. PMC 1243996. PMID 13686342 .
- 三橋 誠、デイビスBD (1954)。「芳香族生合成。XIII.キナ酸脱水素酵素によるキナ酸から5-デヒドロキナ酸への変換」。バイオキム。バイオフィジズ。アクタ。15 (2): 268–80。doi : 10.1016 /0006-3002(54)90069-4。PMID 13208693 。
- Yaniv H, Gilvarg C (1955). 「芳香族生合成. XIV. 5-デヒドロシキミ酸還元酵素」. J. Biol. Chem . 213 (2): 787–95. doi : 10.1016/S0021-9258(18)98210-4 . PMID 14367339.
- Chaudhuri S, Coggins JR (1985). 「大腸菌からのシキミ酸脱水素酵素の精製」Biochem. J. 226 ( 1): 217–23. doi :10.1042/bj2260217. PMC 1144695. PMID 3883995 .
- Anton IA、Coggins JR (1988)。「シキミ酸脱水素酵素をコードする大腸菌aroE遺伝子の配列決定と過剰発現」。Biochem . J. 249 ( 2): 319–26. doi :10.1042/bj2490319. PMC 1148705. PMID 3277621 。
