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| アセト乳酸合成酵素 | |||||||||
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| 識別子 | |||||||||
| EC番号 | 2.2.1.6 | ||||||||
| CAS番号 | 9027-45-6 | ||||||||
| 別名 | ピルビン酸：ピルビン酸アセトアルデヒドトランスフェラーゼ（脱炭酸） | ||||||||
| 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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アセト乳酸合成酵素（ALS ）酵素（アセトヒドロキシ酸またはアセトヒドロキシ酸合成酵素、略してAHASとも呼ばれる）[2]は、植物や微生物に含まれるタンパク質です。ALSは分岐鎖アミノ酸（バリン、ロイシン、イソロイシン）の合成の第一段階を触媒します。[3]
細菌性ALSとある程度の配列類似性を持つ、まだ機能が不明なヒトタンパク質は、ILVBL（ilvB様）遺伝子によってコードされている。[4]
構造
遺伝子
ヒトILVBL遺伝子は17のエクソンを持ち、 19番染色体のq13.1に位置している。[5]
タンパク質
シロイヌナズナ（ネズミ耳クレス）のALS触媒ペプチドは、670残基からなる葉緑体 タンパク質で、そのうち最後の615残基が活性型を形成します。3つの主要ドメインがあり、2つのチアミンピロリン酸がDHSのようなNAD/FAD結合ドメインを挟んでいます。[6] SCOP割り当てでは、これらのサブユニットはN末端からC末端に向かってd1yhya1、d1yhya2、d1yhya3と命名されています。[7]
このページの写真に使用されているアセト乳酸合成酵素の構造は、2.70オングストロームのX線回折法を使用して決定されました。X線回折法では、特定の波長のX線を使用してパターンを生成します。X線が特定の方法で散乱されるため、分析対象の分子の構造がわかります。
このタンパク質と相互作用する特定のリガンドは 5 つあります。その 5 つを以下に示します。
FAD 結合は触媒的ではありません。
関数
アセト乳酸シンターゼは、さまざまなアミノ酸の生合成に関与する触媒酵素です。この酵素の酵素委員会コードは2.2.1.6で、これは酵素がトランスケトラーゼまたはトランスアルドラーゼであり、アルデヒドまたはケトン残基を転移するトランスフェラーゼに分類されることを意味します。この場合、アセト乳酸シンターゼはトランスケトラーゼであり、前後に移動し、異化型と同化型の両方を持ちます。これらはケトン（ピルビン酸）に作用し、代謝連鎖内を前後に移動できます。これらはヒト、動物、植物、細菌に見られます。植物では、代謝プロセスを助けるために葉緑体にあります。[6]パン酵母では、ミトコンドリアにあります。[8]いくつかの実験では、酵素を持たない大腸菌K-12の変異株は、唯一の炭素源として酢酸またはオレイン酸のみが存在する状態では増殖できないことが示されています。[9]
FAD に結合しない異化バージョン ( InterPro : IPR012782 ) が一部の細菌に存在します。
触媒活性
アセト乳酸合成酵素はアセトヒドロキシ酸合成酵素とも呼ばれ、ピルビン酸からアセト乳酸への変換に特に関与する酵素です。
- 2 CH 3 COCO 2 − → − O 2 CC(OH)(CH 3 )COCH 3 + CO 2
この反応では、2 つのピルビン酸分子を結合するためにチアミンピロリン酸が使用されます。この反応の結果として生じるアセト乳酸は、最終的にバリン、ロイシン、イソロイシンになります。これら 3 つのアミノ酸はすべて必須アミノ酸であり、人間は合成できません。このことから、ピルビン酸:ピルビン酸アセトアルデヒドトランスフェラーゼ (脱炭酸) という体系的な名前も付けられています。この酵素は、ロイシンとバリンの生合成サイクルにおけるいくつかの酵素の最初のもので、最初のピルビン酸分子を取り、ピルビン酸からアミノ酸への変換を開始します。これを担う特定の残基は、タンパク質の位置 511 にあるグリシンです。これが機能するために TPP の補因子を必要とするものです。
この酵素の触媒活性には、4 つの特定の残基が関与しています。これらは、必要な補因子とともにここにリストされています。
以下に、アラビドプシスにおけるこのタンパク質の一次配列を示します。触媒活性に関与する残基は太字で示されています。「ThDP モチーフ」における Mg(2+) に対する重要なカルボキシレートリガンドである Asp428 の変異誘発は、AHAS II の Mg(2+) に対する親和性の低下につながります。変異体 D428N は、Mg(2+) 飽和時に野生型に近い ThDP 親和性を示しますが、D428E は ThDP に対する親和性が低下しています。これらの変異は、酵素の K(+) への依存性にもつながります。[10]
一次配列。[11]触媒残基は太字で示す。
>sp|P1759|86-667 TFISRFAPDQPRKGADILVEALERQGVETVFAYPGGASMEIHQALTRSSSIRNVLPRHEQGGVFAAEGYARSSGKPGICIATSGPGATNLVSGLADALLD SVPLVAITGQVPRRMIGTDAFQETPIVEVTRSITKHNYLVMDVEDIPRIIEEAFFLATSGRPGPVLVDVPKDIQQQLAIPNWEQAMRLPGYMSRMPKPPE DSHLEQIVRLISESKKPVLYVGGGCLNSSDELGRFVELTGIPVASTLMGLGSYPXDDELSLHMLGMHGTVYANYAVEHSDLLLAFGVRFDDRVTGKLEAF ASRAKIVHIDIDSAEIGKNKTPHVSVCGDVKLALQGMNKVLENRAEELKLDFGVWRNELNVQKQKFPLSFKTFGEAIPPQYAIKVLDELTDGKAIISTG V GQHQMWAAQFYNYKKPRQWLSSGGL G A M GFGLPAAIGASVANPDAIVVDIDGDGSFIMNVQELATIRVENLPVKVLLLNNQHLGMVMQWEDRFYKANRAH TFLGDPAQEDEIFPNMLLFAAACGIPAARVTKKADLREAIQTMLDTPGPYLLDVICP H QEHVLPMIPSGGTFNDVITEGDGR
抑制といくつかの要因のため、手順は遅くなります。
規制
シロイヌナズナでは、触媒ALSの2つの鎖（InterPro : IPR012846）が、2つの調節小サブユニット（InterPro : IPR004789）、AHASS2およびAHASS1と複合体を形成している。[12] [13] [14]このような配置は、細菌および真核生物のALSの両方で広く見られる。ヘテロマー構造は、1984年に大腸菌で、1997年に真核生物（ S. cerevisiaeおよびPorphyra purpurea ）で実証された。[15]調節タンパク質のほとんどにはACTドメイン（InterPro : IPR002912）があり、そのいくつかにはNiKRのようなC末端（InterPro : IPR027271） がある。
細菌（大腸菌）では、アセト乳酸合成酵素は3対のアイソフォームから構成されています。各対には、触媒作用を担うと考えられる大サブユニットと、フィードバック阻害を担う小サブユニットが含まれています。各サブユニット対、つまりALS I、II、IIIは、それぞれ独自のオペロン、ilvBN、ilvGM、ilvIH（ilvNがilvBを制御し、その逆も同様）に位置しています。これらのオペロンは、分岐鎖アミノ酸の生合成に関与するいくつかの酵素をコードしています。制御はオペロンごとに異なります。[16]
ilvGMEDAオペロンは、ilvGM (ALS II) ペアのほか、分岐鎖アミノ酸トランスアミナーゼ(ilvE)、ジヒドロキシ酸デヒドラターゼ(ilvD)、およびトレオニンアンモニアリアーゼ(ilvA) をコードします。これは、転写減衰の形でフィードバック阻害によって制御されます。つまり、経路の最終産物である分岐鎖アミノ酸が存在すると、転写が減少します。
ilvBNCオペロンは、 ilvBN (ALS I) ペアとケトール酸レダクトイソメラーゼ(ilvC) をコードします。同様に制御されますが、イソロイシンとロイシンに特有であり、バリンは直接影響しません。
ilvGMEDAオペロンとilvBNCオペロンは、分岐鎖アミノ酸が不足すると、それらを抑制するのと同じメカニズムによって抑制解除される。これらのオペロンと3番目のilvIHオペロンは、ロイシン応答性タンパク質（Lrp）によって制御される。[17] [18]
阻害剤
ALS阻害剤は除草剤として使用され、影響を受けた植物からこれらのアミノ酸を徐々に枯渇させ、最終的にDNA合成を阻害します。これらはイネ科植物と双子葉植物に同様に作用します。これらは化学クラスではなく、多様な化学的性質を持つ作用機序クラスです。ALS阻害剤ファミリーには、スルホニル尿素（SU）、イミダゾリノン、トリアゾロピリミジン（カテゴリ：トリアゾロピリミジンを参照）、ピリミジニルオキシベンゾエート、およびスルホニルアミノカルボニルトリアゾリノンが含まれます。[19] 2022年3月現在[アップデート]、ALS阻害剤はすべての除草剤クラスの中で最もひどい（既知の）耐性問題を抱えており、169種の耐性標的種が知られています。[20] ALS除草剤の構造は通常の基質とは根本的に異なるため、いずれも触媒部位に結合するのではなく、除草作用に特有の部位に結合するしたがって、耐性変異は、通常のALS触媒活性に、正、負、中立と、幅広くさまざまな影響を及ぼすことが予想されます。驚くことではありませんが、これはまさに実験で示されたことであり、Yuら（ 2007年）は、アミノ酸197のプロリン→セリン置換によりHordeum murinumの耐性がALS活性を2倍から3倍に増加させることを発見しました。 [2]
臨床的意義
CADASIL は、皮質下梗塞の再発を特徴とし、認知症につながる常染色体優性疾患として特定されており、以前は 2 cM 間隔の「ILVBL」遺伝子、D19S226～D19S199 にマッピングされていました。この遺伝子は、他の生物のアセト乳酸合成酵素と非常に類似したタンパク質をコードしています。この領域にマッピングされたコスミドから分離された高度に多型のマイクロサテライトマーカーである D19S841 では、組み換えイベントは観察されませんでした。CADASIL 患者ではこの遺伝子に変異は検出されなかったため、この疾患とは関係がないことが示唆されています。[4]
インタラクション
大腸菌の研究では、 ilvBのFAD結合ドメインがilvNと相互作用し、AHAS I酵素を活性化することが示されています。 [21]
参考文献
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外部リンク
- 米国国立医学図書館医学件名表(MeSH)のアセト乳酸+合成酵素
- ラマチャンドラン計画[1]
- [2] [永久リンク切れ ]
