構造生物学：オクタヘムMccAは、ヘムc–亜硫酸銅レダクターゼである

亜硫酸塩から硫化物への6電子還元は、硫黄元素の生物地球化学的循環における転換点である。オクタヘムシトクロムcであるMccA（別名SirA）は、さまざまな細菌による亜硫酸塩の異化的利用のためにこの6電子還元反応を触媒している。MccAは既知の亜硫酸レダクターゼに比べて、触媒活性が大幅に高く、亜硝酸塩に対する反応性が比較的低い。MccAの高い反応効率がどのような機序によるのかは、まだ解明されていない。今回我々は、無酸素条件下で精製したMccAが、有酸素条件下で単離したMccAに比べ、特異的亜硫酸レダクターゼ活性が2～5.5倍も高いことを明らかにする。まずMccAの三次元構造を単波長異常分散法によって分解能2.2 Åで決定した。MccAは、これまでに例のない折りたたみ方とヘムの配置が見られるホモ三量体で、またヘムの1つはCX₁₅CHモチーフに結合していることが分かった。ヘテロバイメタリックな活性部位のヘム2ではヘムcとCu(I)イオンが並んでいて、Fe–Cuの距離は4.4 Åである。MccAの酸化されやすいCu(I)中心における金属の組み合わせは呼吸鎖のヘム–銅酸化酵素に似ているが、このCu(I)中心では触媒作用の際に酸化還元遷移が起こらないようであった。無傷のMccAでは、X線照射によって光還元が起こったために基質である亜硫酸塩が部分的に還元されて生じた脱水産物SO₂がヘム2に固く結合して、反応中間体SOが生じる。これらのデータは、生体金属である銅のこれまで知られていなかった状態や機能を明らかにしており、MccAの触媒活性が他の酵素に比べて高いことの化学的根拠となる。

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