[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

アルドール・スイッチ Aldol-Switch

[スポンサーリンク]

 

ポリフェノールの一種であるresveratrolに食品アレルギー予防効果があるという記事を先日ケムステニュースで紹介しました。

ケムステニュース 「ポリフェノールに食品アレルギー予防効果」

 

ところで、このresveratrol、植物ではどのように生合成されているのでしょうか?

 

今回は、resveratrol生成に関わるstilben synthase(STS)の反応機構について紹介してみたいと思います。

 

resveratrolは、赤ワインに豊富に含まれるポリフェノールです。天然では、p-coumaloyl-CoAmalonyl-CoAを原料としてstilben synthase(STS)という酵素により生合成されています。

pathway.gif

 

stilbene synthase(STS)は、type III PKSという酵素に属しています。type III PKSは、KSドメインのみを持つPKSです。stilbene synthase(STS)は、同じくtype III PKSであるカルコン合成酵素Chalcone Synthase (CHS)とアミノ酸レベルで75?90%という高い相同生を持ちます。どちらの酵素も同じ基質からtetraketide中間体を生成しますが、2つの酵素で環化様式が異なるため、異なる生成物を生み出します。

 

では、なぜ環化様式が異なるのでしょうか?

 

酵素の反応機構を知るにはX線結晶構造を見るのが一番です。結晶構造を見てみましょう!

 

structure.gif

上の図は、CHSの結晶構造です。CHSはホモダイマーを形成しています。図Aの赤い四角のところが活性部位です。図Bが活性部位のアミノ酸残基を表しています。STSもほぼ同じ結晶構造をしています。type III PKSでは、164番目のCystein、303番目のHistidine、336番目のAsparagineで、Cys-His-Asnのcatalytic triadを形成しています。

(type III PKSは非常に良く研究されており、酵素キャビティを構成する一つ一つのアミノ酸残基について役割が調べられているのですが、今回は紙面の都合上説明を省略します。)

 

condensation mechanism.png

type III PKSの酵素反応機構は上図に示すようになっております。

まず、開始基質(p-coumaloyl-CoA)が酵素活性部位に取り込まれCys上にロードされます。その後、伸長基質であるmalonyl-CoAが脱炭酸を伴い開始基質に縮合されます。この縮合反応の繰り返しによりポリケト鎖が伸長されていきます。

tetra ketide中間体ができた後の環化反応ですが、CHSではC6→C1Claisen-typeの環化が起きるのに対し、STSではC2→C7Aldol-typeの環化が起きています。

なぜ環化様式にこのような違いが生じるのでしょうか?

 

その答えは、CHSSTSの結晶構造を比較すれば分かります。

 

Aldol switch.png

図 灰色:CHS,  緑:STS

CHSとSTSの結晶構造を比べたところ、数カ所のアミノ酸残基で違いが見られました。変異実験などの結果により、132番目Threonin残基の位置が非常に重要であることが分かりました。(上図(B)参照)

STSでは、T132E192S338の3残基で水で水素結合ネットワークを形成しており、これは’’アルドールスイッチ’’として知られています。(上図D参照)

 

active site.gif

アルドールスイッチは水分子を活性化し、水分子の求核攻撃によりtetra ketide中間体と酵素とのチオエステル結合を切断します。CHSでは、T132と水分子との距離が遠いため水分子を活性化できないようです。

 

 

CHS STS mechanism.png

 

以上説明したように、たった一残基のアミノ酸の違いで、反応様式がガラッと変わってしまうのです。酵素の反応機構を研究していると、反応制御の精巧さに驚かされます。

 

参考論文

  • ’’An Aldol Switch Discovered in Stilbene Synthases Mediates Cyclization Specificity of Type III Polyketide Synthases’’ Michael B. Austin, Marianne E. Bowman, Jean-Luc Ferrer, Joachim Schroder, and Joseph P. Noel Chemistry & Biology, Vol. 11, 1179–1194 (2004) DOI 10.1016/j.chembiol.2004.05.024
  • ’’Structure and function of the chalcone synthase superfamily of plant type III polyketide syntheses’’ Ikuro Abe and Hiroyuki Morita Nat. Prod. Rep., 2010, 27, 809–838 | 809  DOI: 10.1039/b909988n
The following two tabs change content below.
ゼロ

ゼロ

女の子。研究所勤務。趣味は読書とハイキング ♪ ハンドルネームは村上龍の「愛と幻想のファシズム」の登場人物にちなんでま〜す。5 分後の世界、ヒュウガ・ウイルスも好き!

関連記事

  1. 磁石でくっつく新しい分子模型が出資募集中
  2. 究極の二量体合成を追い求めて~抗生物質BE-43472Bの全合成…
  3. シリカゲルはメタノールに溶けるのか?
  4. 内部アルケンのアリル位の選択的官能基化反応
  5. ネイチャー論文で絶対立体配置の”誤審”
  6. Happy Mole Day to You !!
  7. 新人化学者の失敗ランキング
  8. BASF150年の歩みー特製ヒストリーブックプレゼント!

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 化学遺産財団
  2. アンリ・カガン Henri B. Kagan
  3. トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン : Tris(pentafluorophenyl)borane
  4. 低投資で効率的な英語学習~有用な教材は身近にある!
  5. チャン・ラム・エヴァンス カップリング Chan-Lam-Evans Coupling
  6. 【書籍】研究者の仕事術~プロフェッショナル根性論~
  7. 新規色素設計指針を開発 -世界最高の太陽光エネルギー変換効率の実現に向けて-
  8. リピンスキーの「ルール・オブ・ファイブ」 Lipinski’s “Rule of Five”
  9. 2007年度ノーベル化学賞を予想!(2)
  10. 緑色蛍光タンパク質を真似してRNAを光らせる

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

第48回―「周期表の歴史と哲学」Eric Scerri博士

第48回の海外化学者インタビューは、エリック・セリー博士です。英国で教育を受け、カリフォルニア大学ロ…

ペプチド縮合を加速する生体模倣型有機触媒

2019年、ニューヨーク大学のParamjit S. Aroraらは、活性アシル中間体への求核付加遷…

第47回―「ロタキサン・カテナン・クラウンエーテルの超分子化学」Harry Gibson教授

第47回の海外化学者インタビューは、ハリー・ギブソン教授です。バージニア工科大学の化学科に所属し、プ…

女優・吉岡里帆さんが、化学大好きキャラ「DIC岡里帆(ディーアイシーおか・りほ)」に変身!

印刷インキや有機顔料世界トップシェアのDIC株式会社は、2020年1月より、数々のヒット作に出演し、…

tRNAの新たな役割:大豆と微生物のコミュニケーション

畑に生えている大豆の根っこを抜いてみると、丸い粒みたいなものがたくさんできています。根粒(こんりゅう…

第46回―「分子レベルの情報操作を目指す」Howard Colquhoun教授

第46回の海外化学者インタビューは、ハワード・コルクホーン教授です。英国レディング大学の化学科に所属…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP