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生化学:抗生物質ホスホマイシンの単核鉄酵素による生合成の構造的考察

Nature 437, 7060 doi: 10.1038/nature03924

臨床的に重要な抗生物質であるホスホマイシンの生合成経路では、生物においてこれまで先例のなかった反応を触媒する酵素が使われている。その1つがヒドロキシプロピルホスホン酸エポキシダーゼで、これは単核非ヘム鉄酵素の新規のサブファミリーに属する。今回、この酵素についてアポ酵素(分解能2.0 Å)、ネイティブFe(II)結合型酵素(分解能2.4 Å)、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン-Co (II)-酵素複合体(分解能1.8 Å)、基質-Co(II)-酵素複合体(分解能2.5 Å)、および2種類の基質-Fe(II)-酵素複合体(分解能はそれぞれ2.1 Åおよび 2.3 Å)の6つについてX線構造を示す。これらの構造データから、この酵素がどうやって基質を認識し、触媒反応中に生じるラジカルを含む反応中間体を保護するようなコンホメーション変化を起こしながら、基質と反応することができるのか、その仕組みが考えられる。単核鉄酵素ファミリーの他のメンバーとの比較から、多くの単核鉄酵素が反応に必須とする補基質のα-ケトグルタル酸が存在しなくても、この酵素が基質の結合によって鉄を活性化して二酸素分子を結合できる理由、およびヒドロキシプロピルホスホン酸エポキシダーゼの独特なエポキシ化反応が起こると思われる仕組みが示唆される。

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