バシルス・サブティリスからのコプロヘムデカルボキシラーゼは,無酸素状態での細菌の成長とヘム・bの生物合成に必要である

科学分野:

• 生物化学
• 微生物学
• 分子生物学

背景:

• ヘム生物合成経路は,生物体によって異なるが,コプロポルフィリン依存 (CPD) 経路はグラム陽性細菌に特有である.
• コプロヘムデカルボキシラーゼ (ChdC) は,CPD経路の最終段階を触媒化し,コプロヘムをヘムbに変換する.
• 以前は,CdCにとって不可欠と考えられていた過酸化水素 (H2O2) は,細胞毒性および無酸素条件下での非最適な性能のために制限があります.

研究 の 目的:

• グラム陽性細菌における過酸化水素のないヘム生物合成経路を調査する.
• コプロヘムデカルボキシラーゼ (ChdC) 活性に対する代替コスプレートを特徴づける.
• グラム陽性モデル生物Bacillus subtilisにおけるChdCの無酸素機能を決定する.

主な方法:

• バチルス・サブティリスのノックアウト株 (ΔchdC) の生成は,ヘムオクストロフィーを評価する.
• フレボドキシン (YkuN,YkuP) を,CdCの潜在的な代替共同基質として特徴づける.
• ポラログラフィの酸素濃度測定,液体クロマトグラフィ,質量スペクトロメトリー,時間解析スペクトロスコピーを用いた酵素測定.

主要な成果:

• ΔchdC株は,有酸素および無酸素の成長条件の両方でヘムオクストロフィーを示した.
• 自由でタンパク質に結合したFMN (フラボドキシンYkuNとYkuPから) は,ChdCの有効な代替コサブストラットとして特定されました.
• ChdCは,特にアルカリ性pH条件下で,FMNと無酸素活性を示した.

結論:

• この研究は,Bacillus subtilisのヘム生物合成におけるChdCの必要性を確認した.
• フラビンモノヌクレオチド (FMN) は,H2O2の限界を克服し,ChdCの有活な無酸素共同基質として機能する.
• これらの発見は,ChdCが無酸素で機能する可能性を強調し,グラム陽性病原体を標的とした抗生物質の開発のための新しい道を提供している.