化学生物学：2,3-ジアミノプロピオン酸を用い生合成中のアシル-酵素中間体を捕捉する
Nature 565, 7737 doi: 10.1038/s41586-018-0781-z
多くの酵素が触媒する反応は、共有結合したアシル-酵素（エステルやチオエステル）中間体を経て進行する。このような酵素には、セリンヒドロラーゼ（ヒト遺伝子の1％にコードされ、セリンプロテアーゼやチオエステラーゼを含む）、システインプロテアーゼ（カスパーゼを含む）や、ユビキチン化装置の多くの構成因子が含まれる。これらの重要なアシル-酵素中間体は不安定で、半減期は一般に数分から数時間である。アシル-酵素複合体を、基質類似体や活性部位の変異を用いて安定化できる場合もあり、このような方法でも有益な知見が得られるものの、天然とは相当に違う複合体ができてしまうことが多い。今回我々は、遺伝暗号を拡張することによって、組換えタンパク質に2,3-ジアミノプロピオン酸（DAP）を取り込ませる戦略を開発した。酵素の触媒システイン残基やセリン残基をDAPで置換すると、天然基質との第1段階の反応は起こるため、安定的なアミド結合で連結したアシル-酵素複合体を効率よく捕捉することができた。我々は、このような酵素の1つであるバリノマイシンシンテターゼについて、そのチオエステラーゼドメインが触媒する生合成経路を解明した。この経路では、テトラデプシペプチジル基質のオリゴマー化が漸進的に行われてドデカデプシペプチジル中間体を生じ、これが環化されてバリノマイシンを生成する。触媒サイクルの第1段階と最終段階のアシル-チオエステラーゼ中間体をDAPとの抱合体として捕捉することにより、このような非リボソームペプチドシンテターゼのチオエステラーゼドメインのコンフォメーション変化が、どのように線状の基質のオリゴマー化や環化を制御するのかについて、構造的な手掛かりが得られた。DAPを取り込ませるこの方法は、さまざまなアシル-酵素複合体の特性解明を促進し、一時的にアシル化された機能不明なタンパク質の本来の基質を捕捉するためにも利用できるかもしれない。
