[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

 

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. 地方の光る化学企業 ~根上工業殿~
  2. 化学工場災害事例 ~爆発事故に学ぶ~
  3. トイレから学ぶ超撥水と超親水
  4. 反応の選択性を制御する新手法
  5. (+)-ミンフィエンシンの短工程不斉全合成
  6. DOWとはどんな会社?-1
  7. ヤモリの足のはなし ~吸盤ではない~
  8. 化学研究ライフハック:ソーシャルブックマークを活用しよう!

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. フォルスター・デッカー アミン合成 Forster-Decker Amine Synthesis
  2. トリフェニル-2,6-キシリルビスムトニウムテトラフルオロボラート:Triphenyl-2,6-xylylbismuthonium Tetrafluoroborate
  3. イライアス・コーリー E. J. Corey
  4. 留学せずに英語をマスターできるかやってみた(1年目)
  5. 2005年4月分の気になる化学関連ニュース投票結果
  6. チオール-エン反応 Thiol-ene Reaction
  7. 多様なペプチド化合物群を簡便につくるー創薬研究の新技術ー
  8. 春の褒章2010-林民生教授紫綬褒章
  9. 計算化学:DFTって何? PartIII
  10. N-ヘテロ環状カルベン / N-Heterocyclic Carbene (NHC)

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

触媒のチカラで拓く位置選択的シクロプロパン合成

嵩高いコバルト錯体を触媒として用いた位置選択的Simmons–Smith型モノシクロプロパン化反応が…

「原子」が見えた! なんと一眼レフで撮影に成功

An Oxford University student who captured an image…

2018年3月2日:ケムステ主催「化学系学生対象 企業合同説明会」

2月も後半となり、3月1日の就活解禁に向けて、2019年卒業予定の学生のみなさんは、就活モードが本格…

高専シンポジウム in KOBE に参加しました –その 2: 牛の尿で発電!? 卵殻膜を用いた燃料電池–

1 月 27 日に開催された第 23 回 高専シンポジウム in KOBE の参加報告の後編です。前…

化学探偵Mr.キュリー7

昨年3月からついに職業作家となった、化学小説家喜多喜久氏。その代表作である「化学探偵Mr.キュリー」…

き裂を高速で修復する自己治癒材料

第139回目のスポットライトリサーチは、物質・材料研究機構(NIMS) 構造材料研究拠点 長田 俊郎…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP