文献

J-GLOBAL ID：202202270453576017   整理番号：22A1161325

エチレン形成酵素によるα-ケトグルタル酸生物分解の触媒機構へのクラスタモデル研究は非ヘム鉄ヒドロキシラーゼとの構造的差異を明らかにする【JST・京大機械翻訳】

Cluster Model Study into the Catalytic Mechanism of α-Ketoglutarate Biodegradation by the Ethylene-Forming Enzyme Reveals Structural Differences with Nonheme Iron Hydroxylases

著者 (11件)： Yeh C.-C. George (Manchester Institute of Biotechnology, The University of Manchester, U.K.) ,  Yeh C.-C. George (Department of Chemical Engineering and Analytical Science, The University of Manchester, U.K.) ,  Ghafoor Sidra (Manchester Institute of Biotechnology, The University of Manchester, U.K.) ,  Ghafoor Sidra (Department of Chemical Engineering and Analytical Science, The University of Manchester, U.K.) ,  Satpathy Jagnyesh Kumar (Department of Chemistry, Indian Institute of Technology, Assam, India) ,  Mokkawes Thirakorn (Manchester Institute of Biotechnology, The University of Manchester, U.K.) ,  Mokkawes Thirakorn (Department of Chemical Engineering and Analytical Science, The University of Manchester, U.K.) ,  Sastri Chivukula V. (Department of Chemistry, Indian Institute of Technology, Assam, India) ,  de Visser Sam P. (Manchester Institute of Biotechnology, The University of Manchester, U.K.) ,  de Visser Sam P. (Department of Chemical Engineering and Analytical Science, The University of Manchester, U.K.) ,  de Visser Sam P. (Department of Chemistry, Indian Institute of Technology, Assam, India)
資料名： ACS Catalysis  (ACS Catalysis)
巻： 12  号： 7  ページ： 3923-3937  発行年： 2022年 
JST資料番号： W5035A  ISSN： 2155-5435  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： エチレンは,葉,花および果実の成長を誘発する植物における重要なシグナル伝達分子である。エチレンの生合成に関与する酵素の1つはエチレン形成酵素(EFE)であり,それはα-ケトグルタル酸を3つのCO_2分子およびエチレンに生物分解する通常の非ヘム鉄酵素である。エチレンの生合成におけるEFEの詳細なメカニズムについては議論の余地があり,特に共基質L-アルギニンの機能について,エチレン生合成に至る酵素の可能な経路に関する密度汎関数理論研究を追求し,多くの可能な経路と機構をテストすることを決定した。活性部位および基質(α-ケトグルタル酸)結合ポケットの第一および第二配位球のすべての特徴を含む322原子の大きな活性部位クラスタモデルを作成した。計算は,酵素中の分岐経路をトリガーし,CO_2分子と反応して,炭酸塩を生成するか,またはヘテロリシス二酸素結合開裂により高原子価鉄-(IV)-オキソ種を形成する,いずれかの過コハク酸中間体を同定した。我々の研究は,両分岐経路が再び同じ中間体に収束し,エチレン生成物に導くことができるが,2つの経路には異なる動力学があることを示した。興味深いことに,著者らの研究は,鉄-(IV)-オキソ自体が炭酸塩とエチレンを形成できるが,はるかに高い障壁を形成できることを示した。実際,これらの障壁は典型的な脂肪族ヒドロキシル化障壁よりもエネルギーが高く,アルギニンヒドロキシル化と競合しないかもしれない。モデルへのL-アルギニン共基質の封入は構造及び折畳みの僅かな変化をもたらしたが,その電荷及び双極子モーメントは触媒サイクルの最初の段階に影響しないようであった。さらに,主要な活性化障壁は,モデルへのL-アルギニンの包含によってあまり影響されないようである。したがって,L-アルギニンの役割はα-ケトグルタル酸とその産物をタイト結合ポケットにロックし,その分解を可能にし,CO_2の早期放出を防ぐと信じる。我々の研究は,共基質結合ポケットにおける異なるアルギニン活性化非ヘム鉄ジオキシゲナーゼ間のα-ケトグルタル酸位置決めにおける明確な差異と,EFEにおけるより強固な結合により,CO_2の放出が酸素活性化機構の最初の段階で抑制されると予測した。これは,エチレン生成に導く炭酸塩生成物を形成するために,過コハク酸錯体へのCO_2の攻撃を可能にする。本研究は,EFEのヒドロキシラーゼへの工学とエチレン生合成の改善に関する示唆を与える。Copyright 2022 American Chemical Society All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： 分子 ,  酸素 ,  *鉄 ,  生合成 ,  基質 ,  活性部位 ,  ヒドロキシ化 ,  結合部位 ,  密度汎関数法 ,  細胞情報伝達 ,  アルケン ,  脂肪族ケトン ,  脂肪族カルボン酸 ,  ケト酸 ,  ジカルボン酸 ,  アミノ酸 ,  脂肪族アミン ,  第一アミン
準シソーラス用語： *非ヘム鉄 ,  *ヒドロキシラーゼ , 【Automatic Indexing@JST】

著者キーワード (6件)： 無機反応機構 ,  密度汎関数理論 ,  酵素モデリング ,  酵素機構 ,  クラスタモデル ,  鉄

分類 (2件)： 植物ホルモン  (EH02070M) ,  植物の生化学  (EH01050J)

物質索引 (3件)： エチレン ,  α-ケトグルタル酸 ,  アルギニン

タイトルに関連する用語 (10件)： エチレン ,  酵素 ,  α-ケトグルタル酸 ,  生物分解 ,  触媒 ,  クラスタモデル ,  研究 ,  非ヘム鉄 ,  ヒドロキシラーゼ ,  差異