化学：非活性化C–H結合の官能基化を触媒する銅依存性ハロゲナーゼ
Nature 638, 8049 doi: 10.1038/s41586-024-08362-4
炭素–水素（C–H）結合は、本質的にあらゆる有機分子の基礎であるため、化学合成を行うのに理想的なターゲットである。主な課題は、特定の1つのC(sp3)–H結合に関する選択性を実現することである。近年、金属酵素がC(sp3)–H結合の官能基化を行うことが見いだされた。しかし、この20年間の大きな進展があったにもかかわらず、非活性化C(sp3)–Hの酵素的ハロゲン化や擬ハロゲン化（さらなる修飾のための機能的「ハンドル」を提供する）は、非ヘム鉄/α-ケトグルタル酸依存性ハロゲナーゼでしか実現されておらず、従ってこうした酵素を用いて可能になる化学反応に制限されていた。今回我々は、未知のハロゲナーゼApnUの発見と特性評価について報告する。ApnUは、機能未知ドメイン3328（DUF3328）を含有するタンパク質ファミリーの一員である。ApnUは、活性部位の銅を用いて、複数の非活性化C(sp3)–H結合の逐次的塩素化を触媒する。我々は、よりソフトな銅中心を利用して、ヨウ素化やチオシアン化など、前例のない酵素的C(sp3)–H結合官能基化を触媒できることを実証した。我々は、生化学的特性評価とプロテオミクス解析を用いて、共有結合ホモ二量体としてのApnUの機能的オリゴマー状態を特定した。このホモ二量体は、3種類の必須のジスルフィド結合対を、1つは鎖間に、2つは鎖内に含んでいる。電子常磁性共鳴分光法により、ApnUにおける金属配位活性部位は二核銅中心で構成されていることが明らかになった。この発見は、C(sp3)–Hハロゲナーゼの酵素能力を拡張するとともに、このファミリーの二核銅依存性酸化酵素の基礎的理解をもたらすものである。
