File:説明図 酵素 複合酵素.jpg

複合酵素では一連の反応を触媒する酵素がクラスターを形成し、生成物は次から次へと酵素の作用を受けて変化して行く。この例は代表的な複合酵素である脂肪酸合成系について説明している。

脂肪酸合成系はアセチルCoAカルボキシラーゼ(TE)、[ACP]S-アセチルトランスフェラーゼ(AT)、マロニルトランスフェラーゼ(MT)、3-オキソアシル-ACPシンターゼⅠ(KS)、3-オキソアシル-ACPレダクターゼ(KR)、クロトニル-ACPヒドラターゼ(DH)、エノイル.-ACPレダクターゼ(ER)より構成されるが、TE以外はアシルキャリアたんぱく質(ACP)と共に複合酵素を形成している。

図はMS PowerPointで作成、PDBデータベースより酵素等のPDBファイルをDeepViewでイメージ化する。GIMP 2.3でjpg化。

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解説

①脂肪酸合成系の出発点の反応、酵素ATによりアセチルCoAからアシル基が酵素KSのシステイン残基に転移される。

②複合酵素の外で酵素TEがマロニルCoAを産生している。この酵素はリン酸と一分子ATPを消費し、ADPとビロリン酸も産生する。

③酵素MTにより、マロニルCoAからACPへマロニル基が転移する。

④酵素KSにより脱炭酸を伴って3-オキソアシル-ACPが生成する。

⑤KRによりACPと結合したまま、3-オキソアシル基の3位カルボニル基が立体特異的に還元される。この酵素は一分子のNADPHを消費する。

⑥酵素DHによりOH基と隣接の絶対配置でS位の水素のみがsyn脱離をして二重結合となりクロトン酸誘導体が生成する。普通の有機反応ではR位水素がanti脱離が進行しやすいので、その点でこの酵素反応は興味深い。

⑦酵素ERによりアシルカルボニルに共役した二重結合が還元される。この酵素は一分子のNADPHを消費する。

⑧酵素ATによりアシルACPからアシル基が酵素KSのシステイン残基に転移される。これで2炭素分脂肪酸が増炭されたことになる。脊椎動物では②から⑧の脂肪酸合成サイクル繰り返し(n=0～7)、パルミチン酸が脂肪酸合成系の最終生産物となる。ちなみにステアリン酸は別酵素のケトアシル-ACPシンターゼIIによりパルミチン酸から産生される。

出典

• 一島英治、『酵素の化学』、p40、朝倉書店、1995年　ISBN 4-254-14555-1の図に追記改変した。
• Johb Mann, "Chemical Aspects of Biosynthesis", pp10-13, Oxford University Press, 1994. ISBN 0-19-855676-4.

PDBデータ

• E.C. 6.4.1.2

PDB ID:1BDO descriptor : ACETYL-COA CARBOXYLASE, BIOTIN title : STRUCTURE OF THE BIOTINYL DOMAIN OF ACETYL-COENZYME A CARBOXYLASE DETERMINED BY MAD PHASING authors : Athappilly, F.K., Hendrickson, W.A., exp.method : X-RAY DIFFRACTION deposition date : 1995-11-21 release date : 1996-08-01

• E.C. 2.3.1.39

PDB ID:1NM2 descriptor : malonyl CoA:acyl carrier protein malonyltransferase title : "Malonyl-CoA:ACP Transacylase" authors : Keatinge-Clay, A.T., Shelat, A.A., Savage, D.F., Tsai, S., Miercke, L.J.W., O'Connell III, J.D., Khosla, C., Stroud, R.M., exp.method : X-RAY DIFFRACTION deposition date : 2003-01-08 release date : 2003-01-21

• E.C. 1.1.1.100

PDB ID:1I01 descriptor : BETA-KETOACYL [ACP] REDUCTASE (E.C.1.1.1.100) title : CRYSTAL STRUCTURE OF BETA-KETOACYL [ACYL CARRIER PROTEIN] REDUCTASE FROM E. COLI. authors : Price, A.C., Rock, C.O., White, S.W., exp.method : X-RAY DIFFRACTION deposition date : 2001-01-27 release date : 2001-02-07

• EC 1.2.1.10

PDB ID:1ULU descriptor : enoyl-acyl carrier protein reductase(E.C.1.3.1.10) title : Crystal structure of tt0143 from Thermus thermophilus HB8 authors : Ago, H., Hamada, K., Ida, K., Kanda, H., Sugahara, M., Yamamoto, M., Nodake, Y., Kuramitsu, S., Yokoyama, S., Miyano, M., exp.method : X-RAY DIFFRACTION deposition date : 2003-09-16 release date : 2004-11-02

• ACP

PDB ID:1ACP descriptor : ACYL CARRIER PROTEIN (NMR, 2 STRUCTURES) title : REFINEMENT OF THE NMR STRUCTURES FOR ACYL CARRIER PROTEIN WITH SCALAR COUPLING DATA authors : Prestegard, J.H., Kim, Y., exp.method : NMR, 2 STRUCTURES deposition date : 1990-07-29