タブトキシン

タブトキシン
名前
	体系的なIUPAC名 (2 S ,3 R )-2-{(2 S )-2-アミノ-4-[(3 S )-3-ヒドロキシ-2-オキソアゼチジン-3-イル]ブタナミド}-3-ヒドロキシブタン酸
	その他の名前 N -[(2 S )-2-アミノ-4-[(3 S )-3-ヒドロキシ-2-オキソ-3-アゼチジニル]-1-オキソブチル]- L -トレオニン; ( S )-γ-(3-ヒドロキシ-2-オキソ-3-アゼチジニル)- L -α-アミノブチリル- L -トレオニン
識別子
CAS番号	40957-90-2 ;
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像;
チェビ	チェビ:156429;
ケムスパイダー	96964 ;
パブケム CID	107817;
ユニ	型番 ;
CompTox ダッシュボード ( EPA )	DTXSID70961331;
	InChI InChI=1S/C11H19N3O6/c1-5(15)7(9(17)18)14-8(16)6(12)2-3-11(20)4-13-10(11)19/h5-7,15,20H,2-4,12H2,1H3,(H,13,19)(H,14,16)(H,17,18)/t5-,6+,7+,11+/m1/s1 ;
	笑顔 O=C(O)[C@@H](NC(=O)[C@@H](N)CC[C@@]1(O)C(=O)NC1)[C@H](O)C;
プロパティ
化学式	Ｃ１１Ｈ１９Ｎ３Ｏ６
モル質量	289.288 グラムモル−1
	特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。確認する（何ですか？）インフォボックス参照

タブトキシンは、野火毒素としても知られ、 Pseudomonas syringaeによって生成される単純なモノバクタム植物毒素です。抗生物質タブトキシンβ-ラクタム（TBL）の前駆体です。 ^[1]以下によって生成されます。

タバコの山火事の原因物質である Pseudomonas syringae pv. tabaci。
P. syringae pv. coronafaciens
P. syringae pv. garcae
P. syringae BR2 は、タバコ山火事に似た豆類 (Phaseolus vulgaris) の病気を引き起こします。この生物は P. syringae pv. tabaci と近縁ですが、タバコに対して病原性を持たないため、pathovar tabaci に分類することはできません。

タブトキシンは、TBLの生物学的に活性な形態のジペプチド前駆体であり、C末端にペプチド結合によって付加された余分なスレオニンを持つ点で異なります。タブトキシンは、豆のクロロシスと病変形成の両方においてBR2(R)に必要です。タブトキシン産生に影響を与えるすべての変異は、自然発生的な欠失であろうとトランスポゾン誘導であろうと、病変形成にも影響を与え、すべてのケースで、タブトキシン産生の回復は病原性症状も回復しました。BR2が豆に対して病原性を持つためには他の要因も必要かもしれませんが、明らかにこれらはタブトキシン産生に加えて必要です。^[2]^{[3] TBLは}グルタミン合成酵素を阻害することで毒素として機能します。

自己抵抗

タブトキシン耐性タンパク質（TTR）は、TBLのアセチル化を触媒する酵素であり、タブトキシン産生病原体を自身の植物毒素に対して耐性にする。TTRの不活性化変異体の構造は、天然の補因子アセチルCoAとともに1.55Åの解像度で解読されている。この二成分複合体は、基質結合のために特徴的な「V」字型を形成し、ヒストンアセチルトランスフェラーゼ（HAT）も含まれるGCN5関連N-アセチルトランスフェラーゼ（GNAT）スーパーファミリーで保存されている4つのモチーフを含む。^[4] TTRはHAT活性を有し、TTRと他のGNATメンバーの間に進化的関係があることを示唆する報告がある。^[2]

タブトキシン自体の生成も自己耐性戦略の一部です。これらの病原体はタブトキシンが生成される前にTBLを生成します。解毒するために、酵素TblFがTBLをトレオニン（Thr）に結合させ、無毒の生成物を生成します。^[5]

生合成

タブトキシンの生合成前駆体は、13C標識化合物の組み込みによって同定された。L-スレオニンとL-アスパラギン酸が側鎖を構成し、ピルビン酸とL-メチオニンのメチル基がβ-ラクタム部分を構成している。TβL形成の生合成モデルはリジンのものと似ており、最初の専用ステップは、アスパラギン酸セミアルデヒドとピルビン酸のDapA触媒縮合で、L-2,3-ジヒドロピコリネート（DHDPA）を形成することである。タブトキシンの生合成は、ジアミノピメレート（DAP）の形成前にリジン生合成経路から分岐する。^[a] 31 kbの生合成クラスターは次のものから構成される：^[6]

TabA ( P31851 )、lysA (ジアミノピメリン酸脱炭酸酵素)に関連する酵素
TabB ( P31852 )、dapD (THDPAスクシニルCoAスクシニルトランスフェラーゼ、THDPA-ST)に関連する酵素
TblA ( P31850 )、類似の酵素がない酵素 ( InterPro によりSAMe 依存性メチルトランスフェラーゼスーパーファミリーのメンバーとして特定)

この経路はTBLを生成し、酵素TblFはTBLをThrに結合させてタブトキシンを形成することで合成を完了する。^[b]^[6]

生産に影響を与える要因

pv. tabaci による成長とタブトキシン生産に対する炭素、窒素源およびアミノ酸の影響を、1 リットルあたり以下の栄養素を含む規定の基本培地の成分を変化させることによって調べた: スクロース (10 g)、KNO ₃ (5 g)、MgSO ₄ .7H ₂ O (0.2 g)、CaCl ₂ .2H ₂ O (0.11 g)、FeSO ₄ .7H ₂ O (20 mg)、NaH ₂ PO ₄ .2H ₂ O (0.9 g) および H ₂ PO ₄ .3H ₂ O ^{[明確化が必要]} (1 g)。成長と合成されたタブトキシン量はどちらも、炭素源、窒素源およびアミノ酸サプリメントによって大幅に影響を受けた。ソルビトール、キシロースおよびスクロースがタブトキシン生産に最適な炭素源であることが判明した。ブドウ糖を単一の炭水化物源として使用した場合、細菌の増殖はブドウ糖によって十分にサポートされたものの、特異的毒素生成は非常に低かった。窒素源の量と種類 (NH ₄ Cl または KNO ₃ ) は、pv. tabaci の増殖と生成されるタブトキシンの量に影響を及ぼした。硝酸塩は、これら 2 つの窒素形態のうち、タブトキシン生成に最も適している。

P. syringaeにおけるタブトキシン生合成を制御する因子の解明については、ある程度の進歩があった。^[6]

バイオアクティベーション

亜鉛は、タブトキシンを加水分解してTβLを放出するアミノペプチダーゼ活性に必要であることが示された。^[6]

参考文献

^ この経路のさらなる証拠として、DHDPA と DAP の間のステップである DapB (ジヒドロジピコリン酸還元酵素) は、リジンとタブトキシンの両方を生成するために必要です。
^ TblF は、TBL と自発的に形成される異性体 TDL (タブトキシン-δ-ラクタム) を区別できます。また、「逆」ペプチドも生成しません。

^ Kinscherf TG、Coleman RH、Barta TM、Willis DK (1991 年 7 月)。「Pseudomonas syringae 由来のタブトキシン生合成領域のクローニングと発現」。J . Bacteriol . 173 (13): 4124–32. doi :10.1128/jb.173.13.4124-4132.1991. PMC 208062. PMID 1648077 。
^ ab 新井俊伸; 有村康弘; 石倉俊; 木野邦樹 (2013 年 8 月 15 日). 「タブトキシンを産生する Pseudomonas syringae 由来の l-アミノ酸リガーゼは、さまざまな機能性ペプチドの酵素合成に使用できる」. Appl. Environ. Microbiol . 79 (16): 5023–5029. Bibcode :2013ApEnM..79.5023A. doi :10.1128/AEM.01003-13. PMC 3754701. PMID 23770908 .
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^ Rao、Yi Ding、Shentao Li、Xiaofeng Li、Fei Sun、Jinyuan Liu、Nanming Zhao、Zihe (2003 年 5 月 31 日)。「タブトキシン耐性タンパク質の部位特異的変異誘発と予備的 X 線結晶構造研究」。タンパク質およびペプチドレター。10 (3): 255–63。doi : 10.2174 /0929866033478924。PMID 12871145 。{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
^ Wencewicz, TA; Walsh, CT (2012年10月2日). 「リガーゼTblFとアセチラーゼTtrによるタブトキシン-β-ラクタムからのPseudomonas syringaeの自己防御」.生化学. 51 (39): 7712–25. doi :10.1021/bi3011384. PMID 22994681.
^ abcd Bender, Carol L.; Alarcón-Chaidez, Francisco; Gross, Dennis C. (1999 年 6 月 1 日). 「Pseudomonas syringae 植物毒素: 作用様式、調節、およびペプチドおよびポリケチド合成酵素による生合成」. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 63 ( 2): 266–292. doi :10.1128/MMBR.63.2.266-292.1999. PMC 98966. PMID 10357851 .

http://aem.asm.org/content/79/16/5023.long
He, Hongzhen; Ding, Yi; Bartlam, Mark; Sun, Fei; Le, Yi; Qin, Xincheng; Tang, Hong; Zhang, Rongguang; Joachimiak, Andrzej; Liu, Jinyuan; Zhao, Nanming; Rao, Zihe (2003)。「アセチルコエンザイムAと複合体を形成したタブトキシン耐性タンパク質の結晶構造はβ-ラクタムのアセチル化のメカニズムを明らかにする」。Journal of Molecular Biology。325 ( 5): 1019–1030。doi : 10.1016 /S0022-2836(02)01284-6。PMID 12527305 。

[6] この経路のさらなる証拠として、DHDPA と DAP の間のステップである DapB (ジヒドロジピコリン酸還元酵素) は、リジンとタブトキシンの両方を生成するために必要です。

[8] TblF は、TBL と自発的に形成される異性体 TDL (タブトキシン-δ-ラクタム) を区別できます。また、「逆」ペプチドも生成しません。

[1] Kinscherf TG、Coleman RH、Barta TM、Willis DK (1991 年 7 月)。「Pseudomonas syringae 由来のタブトキシン生合成領域のクローニングと発現」。J . Bacteriol . 173 (13): 4124–32. doi :10.1128/jb.173.13.4124-4132.1991. PMC 208062. PMID 1648077 。

[auto-2] 新井俊伸; 有村康弘; 石倉俊; 木野邦樹 (2013 年 8 月 15 日). 「タブトキシンを産生する Pseudomonas syringae 由来の l-アミノ酸リガーゼは、さまざまな機能性ペプチドの酵素合成に使用できる」. Appl. Environ. Microbiol . 79 (16): 5023–5029. Bibcode :2013ApEnM..79.5023A. doi :10.1128/AEM.01003-13. PMC 3754701. PMID 23770908 .

[3] Kinscherf, TG; Coleman, RH; Barta, TM; Willis, DK (1991 年 7 月 1 日)。「Pseudomonas syringae 由来のタブトキシン生合成領域のクローニングと発現」。Journal of Bacteriology . 173 (13): 4124–4132. doi :10.1128/jb.173.13.4124-4132.1991. PMC 208062 . PMID 1648077.

[4] Rao、Yi Ding、Shentao Li、Xiaofeng Li、Fei Sun、Jinyuan Liu、Nanming Zhao、Zihe (2003 年 5 月 31 日)。「タブトキシン耐性タンパク質の部位特異的変異誘発と予備的 X 線結晶構造研究」。タンパク質およびペプチドレター。10 (3): 255–63。doi : 10.2174 /0929866033478924。PMID 12871145 。{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)

[pmid22994681-5] Wencewicz, TA; Walsh, CT (2012年10月2日). 「リガーゼTblFとアセチラーゼTtrによるタブトキシン-β-ラクタムからのPseudomonas syringaeの自己防御」.生化学. 51 (39): 7712–25. doi :10.1021/bi3011384. PMID 22994681.

[Bender-7] Bender, Carol L.; Alarcón-Chaidez, Francisco; Gross, Dennis C. (1999 年 6 月 1 日). 「Pseudomonas syringae 植物毒素: 作用様式、調節、およびペプチドおよびポリケチド合成酵素による生合成」. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 63 ( 2): 266–292. doi :10.1128/MMBR.63.2.266-292.1999. PMC 98966. PMID 10357851 .