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シアミンとフラビンに依存する酵素であるピルバ酸酸化酵素の構造

Y A Muller¹, G E Schulz

¹Institut für Organische Chemie und Biochemie, Albert-Ludwigs-Universität, Freiburg, Germany.

Science (New York, N.Y.)

|February 12, 1993

まとめ

ラクトバシルス・プランタラムのピルバート酸化酵素は,テトラメリック酵素で,過酸化水素とアセチルホスファートを産生する. その構造はチアミン・パイロフォスファート (TPP) とフラビン・アデニン・ディヌクレオチド (FAD) の共因子を明らかにし,2段階の電子移転機構を示唆する.

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:

Lactobacillus plantarumからのピルバート酸化酵素は,ピルバートのデカルボキシル化を触媒するテトラメリック酵素です.
この反応により,過酸化水素と,エネルギー貯蔵代謝産物であるアセチルホスファートが生成されます.

研究の目的:

ラクトバシルス・プランタラム (Lactobacillus plantarum) の高解像度構造を決定するために,ピルバート酸化酵素.
鍵となるコファクターであるチアミン・パイロフォスファート (TPP) とフラビン・アデニン・ディヌクレオチド (FAD) の結合部位と空間的配置を解明する.
構造的発見に基づいて,オキシエチル中間物の酸化メカニズムを提案する.

主な方法:

構造を決定するために,X線結晶学を用いた.
酵素構造は2.1アングストロムの解像度で解明されました.

主要な成果:

コファクターであるチアミン・パイロフォスファート (TPP) とフラビン・アデニン・ディヌクレオチド (FAD) は,6鎖の平行ベータシートのカルボキシル末端に局在していた.
TPPのピロホスファート分子は,金属イオンとβαααβ単位と結合することが観察され,既知の配列指紋と一致しました.
TPPとFADの決定された空間的配置は,酵素の触媒機構の洞察を提供します.

結論:

構造データは,オキシエチル中間物の酸化は,ヒドリドの移転ではなく,2つの電子の2段階の移転を経由して進行することを示唆しています.
この発見は,ピルバ酸オキシダースの触媒機構とコファクター相互作用の理解を前進させる.

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