[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
Avatar photo

ゼロ

投稿者の記事一覧

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. 電子1個の精度で触媒ナノ粒子の電荷量を計測
  2. BO triple bond
  3. 【書籍】文系でも3時間でわかる 超有機化学入門: 研究者120年…
  4. 第61回Vシンポ「中分子バイオ医薬品分析の基礎と動向 ~LCから…
  5. 赤外光で分子の結合を切る!
  6. 円偏光発光を切り替える色素ー暗号通信への応用に期待ー
  7. UV-Visスペクトルの楽しみ方
  8. 45 mミリ波電波望遠鏡(筆者撮影) 化学系必見!博物館特集 野辺山天文台編~HC11Nってどんな分子…

注目情報

ピックアップ記事

  1. ブライアン・コビルカ Brian K. Kobilka
  2. デヴィッド・ナギブ David A. Nagib
  3. 第8回平田メモリアルレクチャー
  4. 2009年7月人気化学書籍ランキング
  5. リボフラビンを活用した光触媒製品の開発
  6. 2008年10大化学ニュース
  7. tRNAの新たな役割:大豆と微生物のコミュニケーション
  8. 2つのアシロイン縮合
  9. 北九州における化学企業の盛んな生産活動
  10. MEDCHEM NEWS 32-4 号「創薬の将来ビジョン」

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2012年9月
 12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930

注目情報

最新記事

条件の「前後」も実験条件である【プロセス化学者のつぶやき】

前回まで1. 設定温度と系内の実温度のお話2. 温度値をどう判断するか3. 反応操作をし…

そのpH、“本当にその場所”の値ですか?ニードル式pHセンサーを使ってみた!

突然ですが、「培養の再現性がなんか悪い」「同じ条件のはずなのに結果がズレる」といった経験はあ…

「骨格編集」×「ナノカーボン合成」〜ナノカーボン合成の新戦略を実証〜

第719回のスポットライトリサーチは、名古屋大学大学院工学研究科(忍久保研究室)博士後期課程2年の平…

【書評】立体化学 はじめの一歩

立体化学は,分子の三次元構造を理解するための重要な分野であり,有機化学や…

水のシミュレーション入門 — 水分子を計算機の中でどう”描く”か —

身近なのに、計算機にとって手強い"水"。本記事では、点電荷モデルから機械学習まで、その"描き方"の進…

◆◇◆◇ 第36回フォーラム・イン・ドージン開催のご案内 ◆◇◆◇

同仁化学研究所が熊本から世界へ情報発信するフォーラム・イン・ドージンの開催ご案内です。今年は『な…

『力』による円偏光発光のon/off制御を単一分子レベルで実現

第718回のスポットライトリサーチは、東京科学大学 物質理工学院(相良研究室)博士後期課程2年の野中…

数日かかっていた反応機構解析を、わずか数分に!

機械学習ポテンシャルが変える計算化学の現在近年、DFT計算による反応機構解析は広く行われるよ…

海外ポスドクのオファーをもらう【アメリカで Ph.D. を取る: 進路編】

ポスドクとして海外に留学する場合、希望する研究室の教授に直接連絡を取り、面接などを通して適性を判断さ…

MDで観るトライボロジー 〜原子が擦れるその場をシミュレーション〜

軽くて強いのに摩耗に弱いチタン合金は、航空機や人工関節に広く使われています。原子が擦れ合うその場を分…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP