[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. 自己会合・解離機構に基づく蛍光応答性プローブを用いたエクソソーム…
  2. ビシナルジハライドテルペノイドの高効率全合成
  3. ホウ素の力でイオンを見る!長波長光での観察を可能とするアニオンセ…
  4. 二窒素の配位モードと反応性の関係を調べる: Nature Rev…
  5. 科学を魅せるーサイエンスビジュアリゼーションー比留川治子さん
  6. 顕微鏡で有機分子の形が見えた!
  7. 就職活動2014スタートー就活を楽しむ方法
  8. マテリアルズ・インフォマティクスのためのSaaS miHub活用…

注目情報

ピックアップ記事

  1. ケムステV年末ライブ & V忘年会2020を開催します!
  2. ホフマン脱離 Hofmann Elimination
  3. 燃えないカーテン
  4. 未来の科学コミュニティ
  5. ネイティブスピーカーも納得する技術英語表現
  6. ダウ・ケミカル化学プラントで爆発死亡事故(米・マサチューセッツ)
  7. 米で処方せん不要の「やせ薬」発売、売り切れ続出
  8. (S,S)-DACH-phenyl Trost ligand
  9. 祝!明治日本の産業革命遺産 世界遺産登録
  10. エナンチオ選択的Heck反応で三級アルキルフルオリドを合成する

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

有馬温泉で鉄イオン水溶液について学んできた【化学者が行く温泉巡りの旅】

有馬温泉の金泉は、塩化物濃度と鉄濃度が日本の温泉の中で最も高い温泉で、黄褐色を呈する温泉です。この記…

HPLCをPATツールに変換!オンラインHPLCシステム:DirectInject-LC

これまでの自動サンプリング技術多くの製薬・化学メーカーはその生産性向上のため、有…

MEDCHEM NEWS 34-4 号「新しいモダリティとして注目を浴びる分解創薬」

日本薬学会 医薬化学部会の部会誌 MEDCHEM NEWS より、新たにオープン…

圧力に依存して還元反応が進行!~シクロファン構造を活用した新機能~

第686回のスポットライトリサーチは、北海道大学大学院理学研究院化学部門 有機化学第一研究室(鈴木孝…

第58回Vシンポ「天然物フィロソフィ2」を開催します!

第58回ケムステVシンポジウムの開催告知をさせて頂きます!今回のVシンポは、コロナ蔓延の年202…

第76回「目指すは生涯現役!ロマンを追い求めて」櫛田 創 助教

第76回目の研究者インタビューは、第56回ケムステVシンポ「デバイスとともに進化する未来の化学」の講…

第75回「デジタル技術は化学研究を革新できるのか?」熊田佳菜子 主任研究員

第75回目の研究者インタビューは、第56回ケムステVシンポ「デバイスとともに進化する未来の化学」の講…

第74回「理想的な医薬品原薬の製造法を目指して」細谷 昌弘 サブグループ長

第74回目の研究者インタビューは、第56回ケムステVシンポ「デバイスとともに進化する未来の化学」の講…

第57回ケムステVシンポ「祝ノーベル化学賞!金属有機構造体–MOF」を開催します!

第57回ケムステVシンポは、北川 進 先生らの2025年ノーベル化学賞受賞を記念して…

櫛田 創 Soh Kushida

櫛田 創(くしだそう)は日本の化学者である。筑波大学 数理物質系 物質工学域・助教。専門は物理化学、…

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