酸素添加ではなく陽イオンを利用して反応を促進する酵素を発見(Researchers Explore Enzymes That Use a Cation, not Oxygen-Addition, to Drive Reactions)

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2022-09-12 ノースカロライナ州立大学(NCState)

研究者らは、基質結合型鉄2-オキソグルタル酸(Fe/2OG)酵素の構造を定義し、この酵素を利用してさまざまな分子を作り出すことが可能かどうかを探った。研究チームは、この酵素の活性部位を調べ、さまざまな基質と結合する能力を明らかにした。さらに、Fe/2OG酵素は酸素を付加するのではなく、カチオン(高反応性種)を利用して触媒反応中の脱飽和を促進する可能性が高いことも明らかになった。
研究チームは、2種類のFe/2OG酵素(PvcBとPlsnB)に着目し、その構造と生成物を比較した。両酵素とも結合部位を特定したが、酵素がどのように変換を行うかを調べたところ、酵素が基質に結合し、分子状酸素(O2)の酸素原子が基質に導入され、酸素が付加されて反応が進行するという発見があった。

<関連情報>

Researchers Explore Enzymes That Use a Cation, not Oxygen-Addition, to Drive Reactions
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Elucidation of divergent desaturation pathways in the formation of vinyl isonitrile and isocyanoacrylate - Nature Communications
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ビニルイソニトリルおよびイソシアノアクリレートの生成における分岐した脱飽和経路の解明 Elucidation of divergent desaturation pathways in the formation of vinyl isonitrile and isocyanoacrylate

Wantae Kim,Tzu-Yu Chen,Lide Cha,Grace Zhou,Kristi Xing,Nicholas Koenig Canty,Yan Zhang & Wei-chen Chang
Nature Communications  Published:12 September 2022
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-022-32870-4

Abstract

Two different types of desaturations are employed by iron- and 2-oxoglutarate-dependent (Fe/2OG) enzymes to construct vinyl isonitrile and isocyanoacrylate moieties found in isonitrile-containing natural products. A substrate-bound protein structure reveals a plausible strategy to affect desaturation and hints at substrate promiscuity of these enzymes. Analogs are synthesized and used as mechanistic probes to validate structural observations. Instead of proceeding through hydroxylated intermediate as previously proposed, a plausible carbocation species is utilized to trigger C=C bond installation. These Fe/2OG enzymes can also accommodate analogs with opposite chirality and different functional groups including isonitrile-(D)-tyrosine, N-formyl tyrosine, and phloretic acid, while maintaining the reaction selectivity.

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