エシェリキア・コライ二酸化水素葉酸還元酵素の触媒的に影響を受けた変種における動的効果の増加
J Javier Ruiz-Pernia1, Louis Y P Luk, Rafael García-Meseguer
1Departament de Química Física i Analítica, Universitat Jaume I , 12071 Castello, Spain.
Journal of the American Chemical Society
|November 21, 2013
まとめ
変異したダイヒドロフォラート還元酵素 (DHFR) の同位体置換により,ミリ秒の動きではなく,フェムト秒の時間スケールでの柔軟性の増加が触媒を阻害することが明らかになった. これは,化学ステップへのダイナミックカップリングが酵素活性に有害である可能性があることを示唆しています.
科学分野:
- バイオケミストリー バイオケミストリー
- 酵素の動力学について
- タンパク質のダイナミクス
背景:
- エシェリキア・コリ・ジヒドロフォラート還元酵素 (EcDHFR) の変異は,触媒活性を損なう可能性があります.
- 酵素触媒におけるタンパク質ダイナミクスの役割を理解することは,酵素工学にとって極めて重要です.
研究 の 目的:
- 同位体置換と変異がEcDHFRの触媒メカニズムに与える影響を調査する.
- アクティブサイトダイナミクスと触媒の化学的ステップの関係を解明する.
主な方法:
- イソトープの置換 ((15) N, (13) C, (2) H) は,触媒的に損なわれたEcDHFR変種 (EcDHFR-N23PP/S148A) である.
- 準古典的な自由エネルギーバリアと移行状態のダイナミクスの分析.
- アクティブサイト運動の時間解像度測定.
主要な成果:
- 触媒速度常数の減少は,主に自由エネルギーバリアの増加と,次いで軌道再交差の増加によるものです.
- 変異酵素は,移行状態に到達するために,より大きな活性部位の再編成を必要とします.
- ミリ秒の運動の損失は,フェムト秒の柔軟性により補償され,これは触媒作用に有害である.
結論:
- 触媒的に損なわれたEcDHFR変種は,化学ステップで"ダイナミック・ノックイン"を示し,そこで,増加したダイナミック・カップリングが触媒を損なう.
- この発見は,EcDHFRおよび他の酵素系における水素転送を理解するための意味を持つ.
- 酵素活性部位の柔軟性は,異なる時間スケールで,触媒効率において重要な役割を果たします.
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