微生物学：細菌におけるグリカン分解のための広範な特異性を持つ代替経路

現在までに特徴が明らかになっているグリコシダーゼの大部分は、多様なコシュランド（Koshland）機構のバリエーションの1つに従って、置換反応を介してグリコシド結合を加水分解する。今回我々は、非コシュランド型のグリコシダーゼ活性を選択的に特定するアッセイを用いて、ヒト腸マイクロバイオームのメタゲノムライブラリーの大規模なスクリーニングを行ったことを報告する。我々はこれを用いて、基質特異性が非常に幅広い酵素クラスターを特定し、機構的および構造的に徹底的にこれらの特徴を明らかにした。これらの酵素は、αおよびβの両方の立体化学的配置と複数の結合様式を持つグリコシド結合を切断するだけでなく、標準的なグリコシダーゼでは加水分解されない基質も切断する。この中には、植物由来のグルコシノレートなどのチオグリコシドや、アカルボースなどの医薬品の擬似グリコシド結合が含まれる。結合の切断は、酸化/還元および脱離/水和の段階が関わる、加水分解の独特な機構を介して達成され、各段階は、多くの場合、生物間および基質クラス間で互換性がある酵素モジュールによって触媒される。これらの酵素のホモログは、腸のマイクロバイオームや体の他の部位に加え、土壌や海など他の環境にも関連する、グラム陽性細菌とグラム陰性細菌の両方に存在する。このような段階的な代替機構は、細菌における炭水化物代謝の一部として、ほとんど認識されていないが豊富に存在するグリカン分解経路を構成しているようである。

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