酸化窒素合成酵素反応の第2段階:活性酸化物質としてのフェリックペロクソの証拠
Joshua J Woodward1, Michelle M Chang, Nathaniel I Martin
1Department of Chemistry, QB3 Institute, Lawrence Berkeley National Laboratory, University of California, Berkeley, California 94720-3220, USA.
本研究では,酸化窒素合成酵素 (NOS) のヘム結合酸化物質を調べることで,酸化窒素合成酵素 (NOS) のメカニズムを調査しています. 研究結果は,フェリック・ペロキソの中間物質がシトルリンを形成し,高価なFe(IV) O(por(*+)) 中間物質が副産物を生成することを示唆している.
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
- 化学生物学 化学生物学とは
背景:
- 酸化窒素合成酵素 (NOS) は,L-アルギニンの酸化をN(G) -ヒドロキシ-L-アルギニン (NHA) 経由でシトルリンとNOに触媒するP450酵素である.
- NHAの酸化におけるヘム結合酸化物質 (フェリック・ペロキソ対フェー・IV・O・ポル・*+))) の正確な性質は不明である.
- 以前の研究では,シトルリン形成にフェリック-ペロキソ中間物質が関与しており,副産物としてN-デルタ-シアノオルニチン (CN-orn) が含まれていることが示されていた.
研究 の 目的:
- NOS触媒によるNHA酸化における異なるヘム結合酸化物質の役割を明らかにする.
- 製品分布におけるpH,ヘム置換,活性部位変異,および基板類の影響を調査する.
- ペロキシドのFe(IV) O(por(*+)) の中間体へのタンパク質触媒分解を検知する.
主な方法:
- NOS.によるH(2) O(2) 誘導によるNHAの酸化を含むモデル反応を用いた.
- 様々な反応条件:pH (6.5,7.5,8.5),ヘムコファクター (Fe-MPIX,Mn),および活性部位変異 (V346A).
- 酸化過酸化酵素の活性を研究するために,フッ素基板アナログ (4,4-二フッ素-N(G) -ヒドロキシ-L-アルギニン) とABTS測定法を使用した.
主要な成果:
- シトルリン形成はpH (26-51%) に伴い増加し,過酸化酵素の活性度は低下した.
- V346A変異は,シトルリン産生を減少させ (5.2%) したが,過酸化物割れを強めた.
- ヘーム置換 (Fe-MPIX, Mn) と基質アナログにより,製品比が変化し,Mn-ヘムはシトルリンを64.7%,アナログはジフルオロシトルリンを68.6%生成した.
- 酸化過酸化物の分解は,シトルリン形成と負の相関関係があり,CN-orn生産におけるFe(IV) O(por(*+)) を支持し,シトルリン形成におけるフェリック-ペロクソを支えている.
結論:
- この研究は,NOSの化学特性に関する洞察を提供し,フェリックペロクソからFe(IV) O(por(*+)) の中間加工を制御しています.
- 結果は,NHAをシトルリンに酸化する際にフェリックペロキソ介質の役割を支持する.
- 高価なFe ((IV) O ((por ((*+)) 中間物質は,副産物CN-orn.の形成に関与しています.
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