グリセロール-3-リン酸脱水酵素によって触媒化された水素移転の内在的一次運動同位体への構造反応性効果
Archie C Reyes1, Tina L Amyes1, John P Richard1
1Department of Chemistry, University at Buffalo, SUNY , Buffalo, New York 14260-3000, United States.
主要なデュテリウム運動同位体効果 (1°DKIE) は,グリセロール-3-フォスファート脱水素酶 (GPDH) での水素移転について研究された. これらの効果は酵素の反応性とは無関係であり,異なる活性化剤の間の類似した移行状態を示唆している.
科学分野:
- 生物化学
- 酵素運動
- 化学動力学
背景:
- グリセロール3リン酸脱水酵素 (GPDH) は細胞のエネルギー代謝に不可欠です.
- GPDHにおけるヒドリド移転のメカニズムを理解することは,その触媒的機能の解明の鍵です.
- ダイアニオン活性化剤 (X2-) はGPDHの活性性を調節するが,触媒機構におけるその正確な役割についてはさらなる調査が必要である.
研究 の 目的:
- GPDHによって触媒化されたNADLからグリコールアルデヒド (GA) への水素移転に対する一次デウテリウム運動同位体効果 (1°DKIE) を決定する.
- 異なるダイアニオン活性化剤 (X2-) が1°DKIEと酵素反応性にどのように影響するか調査する.
- GPDH活性部位における基底状態と移行状態の結合相互作用の関係を解明する.
主な方法:
- 1°DKIEs (kcat/KGAとkcat) の測定は,デュテリウムラベルされたNADLを用いて,様々な酵素の反応性を測定する.
- ダイアニオン活性化剤 (FPO32-,HPO32-,SO42-,HOPO32-,S2O32-) の体系的な変化と活性化されていない状態.
- ハイドリド移転と酵素活性化剤の相互作用のメカニズム的詳細を推論するための運動データ分析.
主要な成果:
- 観察された1°DKIEsは一貫して2. 4~2. 9であり,使用されたダイアニオン活性化剤から大きく独立していた.
- kcat/KGAとkcatの両方に類似した1°DKIEsが発見され,ヒドリド移転が速度制限または部分的に速度制限であることを示した.
- アクティベータの基本状態結合ではなく,移行状態結合と相関する触媒効率の違い (kcat).
結論:
- ハイドリド移転の固有の1°DKIEは,様々なGPDH活性化剤複合体において類似している.
- 活性化剤の影響による移行状態の安定化は,GPDHの触媒率 (kcat) に著しく影響する.
- 観測された1°DKIEsは,量子力学トンネリングを含む酵素触媒反応で通常見られるよりも小さい.
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