単一の活性部位変異によって,PLP依存のラセマースをアルドラーゼに変換する

科学分野:

• バイオケミストリー バイオケミストリー
• 酵素学 酵素学とは
• 構造生物学 構造生物学とは

背景:

• アラニンラセメーズ (Alr) は,細菌の細胞壁生物合成に不可欠なピリドクサル5'-リン酸依存酵素である.
• Alrは,ペプチドグリカン形成の重要なステップであるアラニンの立体化学的逆転を触媒化する.

研究 の 目的:

• Geobacillus stearothermophilus alanine racemaseにおける変異型チロシン265 (Tyr265) の機能的影響を調査する.
• Y265A変異体の酵素活性と基板特異性を特徴付け,その潜在的なアルドラーゼ活性を探求する.

主な方法:

• サイト・ディレクテッド・ミュータゲネシスは,アラニン・レースメーゼのY265A変異体を生成するために使用されました.
• 酵素動力学とステレオ選択性アッセイは,野生型および変異型酵素の触媒効率と基板偏好を分析するために実施されました.
• 野生型および変異型酵素の活性に関する比較分析が行われました.

主要な成果:

• Y265A変異は,β-フェニルセリンの分裂のための酵素の触媒効率を2.3×105倍に劇的に高め,Alrを有効なアルドラーゼに変換しました.
• ラセマス活性がY265A変異体において著しく低下した.
• 変異した酵素は (2R,3S) -フェニルセリンの高いステレオ選択性を示し,D-アミノ酸エナチオマーのみを処理しました.

結論:

• Y265A変異は,アラニンラセマースが,立体選択性アルドラーゼに容易に変換できることを示しています.
• ヒスティジン166 (His166) は,変異体のレトロアルドール反応における触媒基として機能することが提案されています.
• これらの発見は,アラニンラセマスとD-スレオニンアルドラーゼの共通の進化的起源を支持する.