ヒトに見られる酵素
CS 識別子 エイリアス CS 、クエン酸合成酵素 外部ID オミム ：118950; MGI : 88529; ホモロジーン : 56073; ジーンカード ：CS; OMA :CS - オルソログ 遺伝子の位置（ マウス ） キリスト 10番染色体（マウス） [2] バンド 10|10 D3 始める 1億2817万3603 塩基対 [2] 終わり 128,198,348 bp [2]
RNA発現 パターン ブギー 人間 マウス （相同遺伝子） 上位の表現 左心室の心筋 右心房の心筋組織 右心室 腓腹筋 外側広筋 舌体 胸郭横隔膜 太ももの筋肉 上腕三頭筋 骨格筋組織
上位の表現 パネートセル 房室弁 褐色脂肪組織 外側広筋 右心室 心内膜クッション 大動脈外膜 心室の心筋 毛包 左結腸
より多くの参照表現データ
バイオGPS
遺伝子オントロジー 分子機能 トランスフェラーゼ活性 アシルトランスフェラーゼ、転移時にアシル基がアルキルに変換される クエン酸（Si）合成酵素活性 RNA結合 細胞成分 ミトコンドリアマトリックス 細胞外エクソソーム ミトコンドリア 核 生物学的プロセス クエン酸代謝プロセス トリカルボン酸回路 炭水化物の代謝プロセス 代謝 出典：Amigo / QuickGO
ウィキデータ
クエン酸シンターゼ （ EC 2.3.3.1（旧EC 4.1.3.7））は、ほぼすべての生細胞に存在する 酵素です。 クエン酸回路 （または クレブス回路 ）の第一段階において、ペースメーカーとして機能します 。 [5] クエン酸シンターゼは 真核 細胞内の ミトコンドリアマトリックス に存在しますが、ミトコンドリアではなく核 DNAによってコードされています。細胞質 リボソーム によって合成され 、ミトコンドリアマトリックスに輸送されます。
クエン酸合成酵素は、ミトコンドリア の健全性を示す定量的な酵素マーカーとして一般的に用いられています 。クエン酸合成酵素の最大活性は、骨格筋のミトコンドリア含有量を示します。 [6] 最大活性は、 持久力トレーニング または 高強度インターバルトレーニング によって増加させることができますが、 [6] 高強度インターバルトレーニングの方がより大きな効果があります。 [7]
クエン酸合成酵素は、 アセチルコエンザイムA の2炭素 酢酸 残基と4炭素 オキサロ酢酸 分子との 縮合 反応 を触媒し 、6炭素 クエン酸 を形成する： [5]
オキサロ酢酸は、クレブス回路の 1 サイクルが完了すると再生されます。
オキサロ酢酸は酵素に結合する最初の基質です。これにより酵素の構造変化が誘導され、アセチルCoAの結合部位が形成されます。このシトリルCoAが形成されて初めて、新たな構造変化が起こり、チオエステルの 加水分解 が起こり、補酵素Aが遊離します。これにより、チオエステル結合の切断によって放出されたエネルギーが縮合反応を駆動することが確実になります。
構造 クエン酸シンターゼの437アミノ酸残基は2つの主なサブユニットに編成され、各サブユニットは20本のαヘリックスからなる。これらのαヘリックスはクエン酸シンターゼの 三次構造 の約75%を構成し、残りの残基は主に構造の不規則な延長を構成し、13残基のβシート1本を除く。これら2つのサブユニットの間には、活性部位を含む1つの溝が存在する。そこには2つの結合部位があり、1つはクエン酸またはオキサロ酢酸用、もう1つはコエンザイムA用である。活性部位には、基質との相互作用において選択性の高いHis274、His320、およびAsp375という3つの重要な残基が含まれる。 [8] 隣の画像は、クエン酸シンターゼの開状態と閉状態の三次構造を示している。酵素は、基質の1つ（オキサロ酢酸など）の添加により、開状態から閉状態に変化する。 [9]
関数
機構 クエン酸シンターゼは 活性部位 に3つの鍵となる アミノ酸 （ 触媒三元複合体 として知られる）を持ち、アルドール縮合反応において アセチルCoA [H 3 CC(=O)−SCoA] と オキサロ酢酸 [ − O 2 CCH 2 C(=O)CO 2 − ] を クエン酸 [ − O 2 CCH 2 C(OH)(CO 2 − )CH 2 CO 2 − ] と H−SCoA に 変換する 反応を触媒する。クエン酸生成物は プロキラル であると言われている。 [10] この変換は、Asp-375 の負に帯電したカルボキシル側鎖酸素原子がアセチル CoA のアルファ炭素原子を脱プロトン化してエノラートアニオンを形成することから始まり、エノラートアニオンは次に His-274 によるプロトン化によって中和され、 エノール 中間体 [H 2 C=C(OH)−SCoA] を形成する。この時点で、前段階で形成されたHis-274のε窒素孤立電子対がヒドロキシルエノールプロトンを引き抜いてエノラートアニオンを形成し、 オキサロ酢酸のカルボニル炭素 [ − O 2 CCH 2 C(=O)CO 2 − ]への 求核 攻撃を開始し、His-320のε窒素原子を脱 プロトン化する。この 求核付加反応の結果、シトロイルCoA [ − O 2 CCH 2 CH(CO 2 − )CH 2 C(=O)−SCoA]が形成される 。この時点で、His-320のε窒素原子によって水分子が脱プロトン化され、 加水分解が開始される。酸素の孤立電子対の1つがシトロイルCoAの カルボニル 炭素を求核攻撃する 。これにより四面体中間体が形成され、カルボニル基の再形成に伴い−SCoAが脱離する。−SCoAはプロトン化されてHSCoAを形成する。最終的に、前段階でカルボニル基に付加されたヒドロキシル基は脱プロトン化され、クエン酸[ −O 2 CCH 2 C ( OH ) (CO 2 − )CH 2 CO 2 − ]が形成される。 [11]
クエン酸合成酵素のメカニズム（関与する残基を含む）
阻害 この酵素は、 ATP : ADP および NADH : NAD 比が高いと阻害されます。 これは、ATPおよびNADHの濃度が高いということは、細胞へのエネルギー供給が高いことを示しているためです。また、 スクシニルCoA およびプロピオニルCoAによっても阻害されます。これらはアセチルCoAに類似しており、アセチルCoAに対しては競合的阻害剤として、オキサロ酢酸に対しては非競合的阻害剤として作用します。 [12] クエン酸は 反応を阻害し、生成物阻害の一例です。アセチルCoA類似体によるクエン酸合成酵素の阻害も十分に文書化されており、単一の活性部位の存在を証明するために使用されています。これらの実験により、この単一部位が2つの形態を交互に繰り返し、それぞれリガーゼ活性と加水分解活性に関与することが明らかになりました。 [9] このタンパク質は、 アロステリック制御 の モルフィン モデルを使用している可能性があります。 [13]
参考文献 ^ abc GRCh38: Ensemblリリース89: ENSG00000062485 – Ensembl 、2017年5月 ^ abc GRCm38: Ensemblリリース89: ENSMUSG00000005683 – Ensembl 、2017年5月 ^ 「Human PubMed Reference:」。 米国国立医学図書館、国立生物工学情報センター 。 ^ 「マウスPubMedリファレンス：」。 米国国立医学図書館、国立生物工学情報センター 。 ^ ab Wiegand G, Remington SJ (1986). 「クエン酸合成酵素：構造、制御、そしてメカニズム」. Annual Review of Biophysics and Biophysical Chemistry . 15 : 97–117 . doi :10.1146/annurev.bb.15.060186.000525. PMID 3013232. ^ ab Gillen JB, Martin BJ, MacInnis MJ, Skelly LE, Tarnopolsky MA, Gibala MJ (2016). 「12週間のスプリントインターバルトレーニングは、運動量と運動時間が5分の1であるにもかかわらず、従来の持久力トレーニングと同等の心血管代謝健康指標を改善する」 PLOS One . 11 (4) e0154075. Bibcode :2016PLoSO..1154075G. doi : 10.1371/journal.pone.0154075 . PMC 4846072. PMID 27115137 . ^ MacInnis MJ, Zacharewicz E, Martin BJ, Haikalis ME, Skelly LE, Tarnopolsky MA, Murphy RM, Gibala MJ (2017). 「インターバルトレーニング後のヒト骨格筋におけるミトコンドリアの適応は、総運動量を合わせた連続片脚サイクリングと比較して優れている」. The Journal of Physiology . 595 (9): 2955– 2968. doi :10.1113/JP272570. PMC 5407978. PMID 27396440 . ^ Goodsell DS (2007年9月1日). 「クエン酸合成酵素」. 今月の分子 . RCSBタンパク質データバンク. doi :10.2210/rcsb_pdb/mom_2007_9. ; PDB : 1CSC、5CSC、 5CTS ^ ab Bayer E, Bauer B, Eggerer H (1981年11月). 「クエン酸合成酵素の構造変化に関する阻害剤研究からの証拠」. European Journal of Biochemistry . 120 (1): 155– 60. doi :10.1111/j.1432-1033.1981.tb05683.x. PMID 7308213. ^ Hölsch K, Weuster-Botz D (2010年8月). 「人工二官能性融合タンパク質によるプロキラルケトンのエナンチオ選択的還元」. Biotechnology and Applied Biochemistry . 56 (4): 131– 140. doi :10.1042/BA20100143. PMID 20590527. S2CID 9150611. ^ Cox DL, Nelson MM (2005). レーニンガー生化学原理 （第4版）. ニューヨーク: WH Freeman. pp. 608−9. ISBN 978-0-7167-4339-2 。 ^ Smith CM, Williamson JR (1971年10月). 「スクシニルCoAおよびその他の代謝物によるクエン酸合成酵素の阻害」. FEBS Letters . 18 (1): 35– 38. Bibcode :1971FEBSL..18...35S. doi : 10.1016/0014-5793(71)80400-3 . PMID 11946076. S2CID 43002983. ^ Selwood T, Jaffe EK (2012年3月). 「動的解離ホモオリゴマーとタンパク質機能の制御」. 生化学・生物理学アーカイブ . 519 (2): 131– 43. doi :10.1016/j.abb.2011.11.020. PMC 3298769. PMID 22182754 .
外部リンク 米国国立医学図書館 医学件名表題集 （MeSH）のクエン酸+合成酵素 PDBe-KBは、ヒトクエン酸合成酵素ミトコンドリアのPDBに登録されているすべての構造情報の概要を提供します。
