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構造生物学：ATPによって駆動されるメチル補酵素M還元酵素活性化複合体の構造
Nature 642, 8068 doi: 10.1038/s41586-025-08890-7
メチル補酵素M還元酵素（MCR）は、生物学的に生成するメタンのほとんど全てに関わっている酵素である。その活性化部位は補酵素F430からなり、これはポルフィリンを基盤とする補因子で、中央にあるニッケルイオンはNi(I)状態でのみ活性である。メタン生成アーキアがF430の還元的活性化を行う仕組みは、自然界で最も古い生体エネルギーシステムの1つについて、まだ解明されていない大きな欠落部分となっている。今回我々は、メタン生成アーキアであるMethanococcus maripaludis由来のMCR活性化複合体を精製し、その特徴を調べた。mrcオペロンにコードされる小型のサブユニットであるMcrCは、メタン生成マーカータンパク質であるMmp7、Mmp17、Mmp3およびA2要素と共に同時精製された。我々は、この複合体がin vitroで厳密にATPに依存してMCRを活性化し、メタン形成が可能であることを実証した。さらに我々は、MCR活性化複合体のクライオ電子顕微鏡構造を決定し、多様な機能状態を1.8〜2.1 Åの局所分解能で示した。我々のデータから、3つの複雑な鉄–硫黄クラスターが明らかになり、これらはF430への電子伝達経路を形成していることが分かった。トポロジーと電子スピン共鳴（EPR）分光解析によって、これらのクラスターは、ニトロゲナーゼ中の触媒補因子の成熟中間体である[8Fe-9S-C]クラスターと類似していることが示唆された。まとめると今回の知見は、MCRの活性化機構についての考察とニトロゲナーゼの初期進化についての予想を提供するものである。
