D–threo-3-hydroxyaspartate dehydratase (D-THA DH)
分子内に2つの不斉炭素を持つ3-ヒドロキシアスパラギン酸は、哺乳類の神経細胞の興奮性グルタミン酸トランスポーターの競争的阻害剤として知られています。特にL–threo体 (L-THA) は強い生理活性を示すので、D–threo体 (D-THA) のみを分解する酵素が見つかれば、有機合成されたラセミ体から光学的に純粋なL-THAを得る酵素的光学分割が可能になります。土壌細菌Delftia sp. HT23株から発見されたピリドキサール 5′-リン酸 (PLP) 依存性の新規酵素、D-threo-3-hydroxyaspartate dehydratase (D-THA DH) は、D-THAとL–erythro-3-hydroxyaspartate (L-EHA) に対して高い特異性を示します。この性質を利用して、DL-THAとDL-EHAからそれぞれL-THA (38.9%) とD-EHA (48.9%) を高収率で取得できます。さらに本酵素の結晶構造解析によって詳細な反応機構と基質識別機構を明らかにしました。本酵素の触媒反応は以下のように進むと推測されます。
1. 活性部位にD-THAが入るとPLP-Lys43に替わり、D-THAとPLPの間でシッフ塩基が形成される
2. 外れたLys43のε-アミノ基がCαのプロトンを引き抜いてキノノイドを形成する
3. Cαでの脱プロトン化の後、CβでのOH基の脱離が起こって2-アミノマレイン酸複合体が生じる
4. イミノ基交換反応でエナミン/イミンが遊離し、非酵素的加水分解を受けオキサロ酢酸とアンモニウムイオンが生成する
関連論文
- Matsumoto Y, Yasutake Y, Takeda Y, Tamura T, Yokota A & Wada M. (2015) Structural insights into the substrate stereospecificity of D–threo-3-hydroxyaspartate dehydratase from Delftia sp. HT23: a useful enzyme for the synthesis of optically pure L–threo– and of D–erythro-3-hydroxyaspartate. Appl. Microbiol. Biotechnol., 99(17), 7137-7150. [PubMed] [PDB codes: 3wqc, 3wqd, 3wqe, 3wqf, 3wqg, 4pb3, 4pb4 & 4pb5]
- Matsumoto Y, Yasutake Y, Takeda Y, Tamura T, Yokota A & Wada M. (2013) Crystallization and preliminary X-ray diffraction studies of D–threo-3-hydroxyaspartate dehydratase isolated from Delftia sp. HT23. Acta Crystallogr. Sect. F, 69(10), 1131-1134. [PubMed]
- 和田大、安武義晃 (2014)「反応に金属を要求するPLP酵素」化学と生物 52(10), 634-636