NADHペルオキシダーゼ

NADHペルオキシダーゼ
Enterococcus faecalis由来のNADHペルオキシダーゼの構造。PDB : 2NPXより改変。
識別子
EC番号1.11.1.1
CAS番号9032-24-0
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酵素学では、NADHペルオキシダーゼ（EC 1.11.1.1）は化学反応を触媒する酵素である。

NADH + H + + H 2 O 2 NAD + + 2 H 2 O

NADHペルオキシダーゼの推定機能は、グリセロール代謝やスーパーオキシドの不均化の際にグリセロール-3-リン酸オキシダーゼなどによって細胞内で生成されたH 2 O 2を、H 2 O 2 が重要な細胞成分に損傷を与える前に不活性化することである。[ 1 ]

この酵素の基質はNADH、H +、H 2 O 2の3つであり、生成物はNAD +とH 2 Oの2つである。この酵素は補因子FADを用いるが、独立したFADH 2中間体は観察されていない。[ 2 ]

この酵素は酸化還元酵素ファミリーに属し、特に過酸化物を受容体として作用する酵素（ペルオキシダーゼ）に属します。この酵素クラスの系統名はNADH：過酸化水素酸化還元酵素です。一般的に用いられる他の名称には、DPNHペルオキシダーゼ、NADペルオキシダーゼ、ジホスホピリジンヌクレオチドペルオキシダーゼ、NADHペルオキシダーゼ、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドペルオキシダーゼ、NADH2ペルオキシダーゼなどがあります。

構造

NADHペルオキシダーゼの結晶構造は、鎖の折り畳みと位置、補欠分子族FADの配座に関してグルタチオン還元酵素に類似している[ 3 ]。

NADHペルオキシダーゼのHis10は、FAD結合部位内のR1ヘリックスのN末端付近に位置する。[ 4 ] Cys42-SO 3 H の酸素原子の1つは、 His10のイミダゾールとCys42のN末端の両方に水素結合している。His10は、Cys42-SOHの特殊な酸化還元中心を安定化させる役割を担っている。[ 3 ] Arg303もCys42-SO 3 Hを安定化させる。Glu-14は、溶媒への接触性を制限する強固な二量体界面の形成に関与しており、これはスルフェン酸の酸化状態を維持するために重要である。[ 4 ]

NADHペルオキシダーゼにおけるNADH、FAD、システイン42の配列（PDB 2NPXより改変）
NADHペルオキシダーゼの活性部位の機能に必須の4つの残基（PDB 2NPXより改変）

反応機構

エンテロコッカス・フェカリス由来のNADHペルオキシダーゼは、Cys42チオール/スルフェン酸（-SH/-SOH）酸化還元対を利用して過酸化物結合をヘテロ開裂し、過酸化水素を水に2電子還元する反応を触媒するという点で独特である。[ 5 ]

野生型ペルオキシダーゼの反応機構は、(1) NADHによるE(FAD, Cys42-SOH)のEH 2 (FAD, Cys42-SH)への還元（最初のプライミング段階）、(2) NADHとEH 2の急速な結合、(3) Cys42-チオレートによるH 2 O 2の還元（E•NADHの生成）、(4) 結合したNADHからの律速水素化物転移（EH 2の再生）から構成される。[ 6 ]しかし、明確なFADH 2中間体は観察されておらず、Cys42-SOH還元の正確な詳細は解明されていない。[ 7 ]

  1. E + NADH → (EH 2 '・NAD + )* → EH 2 '・NAD + → EH 2 + NAD + + H 2 O
  2. EH 2 + NADH → EH 2 •NADH*
  3. EH 2・NADH* + H 2 O 2 → E・NADH + H 2 O
  4. E・NADH + H + → EH 2・NAD + + H 2 O
  5. EH2・NAD + →EH2 + NAD +

阻害剤には、Ag +、Cl -、Co 2+、Cu 2+、Hg 2+、NaN 3、Pb 2+、SO 4 2-などがある。[ 8 ] H 2 O 2濃度が最適値未満の場合やNADHが飽和状態の場合、NADHはNADHペルオキシダーゼのペルオキシダーゼ活性を阻害し、酵素を不安定な中間体に変換します。NAD +は、不安定な中間体につながる平衡を逆転させることで活性化剤として作用し、酵素をH 2 O 2を還元する速度論的に活性な複合体に変換します。[ 9 ]

生物学的機能

NADHは好気的生育条件下で潜在的に毒性のある過酸化水素を除去し、H 2 O 2を介した酸化ストレスに対する酵素防御として機能する。第二に、この酵素は、この生物の厳密な発酵代謝に不可欠なNAD +の再生のための追加メカニズムを提供する。[ 2 ] [ 10 ]また、この酵素は外因性のH 2 O 2から保護し、細菌の毒性に寄与する可能性がある。[ 11 ]

植物におけるNADHペルオキシダーゼとオキシダーゼの実際の機能はまだ不明ですが、H2O2を生成することで酸化ストレスの早期シグナル伝達に作用する可能性があります。[ 12 ]

代替的な役割としては、細胞壁の緩みと再構築におけるNADHペルオキシダーゼとオキシダーゼによるH 2 O 2形成の調節が挙げられる。 [ 13 ]

参考文献

  1. ^ La Carbona S, Sauvageot N, Giard JC, Benachour A, Posteraro B, Auffray Y, Sanguinetti M, Hartke A (2007年12月). 「Enterococcus faecalisの酸化ストレス応答、マクロファージ内での生存、および毒性における3つのペルオキシダーゼ（NADHペルオキシダーゼ、アルキルヒドロペルオキシド還元酵素、チオールペルオキシダーゼ）の生理学的役割の比較研究」. Mol . Microbiol . 66 (5): 1148–63 . doi : 10.1111/j.1365-2958.2007.05987.x . PMID  17971082. S2CID  40046805 .
  2. ^ a b Miller H, Poole LB, Claiborne A (1990年6月). 「D群連鎖球菌のフラビン含有NADHペルオキシダーゼの不均一性．Streptococcus faecalis ATCC 9790由来の酵素の解析」 . J. Biol. Chem . 265 (17): 9857–63 . doi : 10.1016/S0021-9258(19)38750-2 . PMID 2161844 . 
  3. ^ a b Stehle T, Claiborne A, Schulz GE (1993年1月). 「NADH結合部位とNADHペルオキシダーゼの触媒作用」 . Eur. J. Biochem . 211 ( 1–2 ): 221–6 . doi : 10.1111/j.1432-1033.1993.tb19889.x . PMID 8425532 . 
  4. ^ a b Yeh JI, Claiborne A (2002). 「NADHペルオキシダーゼの酸化型および還元型の結晶構造」 .酸化還元細胞生物学および遺伝学パートB.酵素学の方法. 第353巻. pp.  44–54 . doi : 10.1016/S0076-6879(02)53035-4 . ISBN 978-0-12-182256-9. PMID  12078517 .
  5. ^ Crane EJ, Yeh JI, Luba J, Claiborne A (2000年8月). 「NADHペルオキシダーゼR303M変異体の運動学的および酸化還元特性の解析：結晶構造との相関」.生化学. 39 (34): 10353–64 . doi : 10.1021/bi000553m . PMID 10956025 . 
  6. ^ Crane EJ, Parsonage D, Poole LB, Claiborne A (1995年10月). 「腸球菌由来NADHペルオキシダーゼの運動機構解析により、酸化型および二電子還元型酵素の両方を含むNADH複合体の触媒的役割が明らかになった」.生化学. 34 (43): 14114–24 . doi : 10.1021/bi00043a016 . PMID 7578008 . 
  7. ^ Crane EJ, Parsonage D, Claiborne A (1996年2月). 「腸球菌NADHペルオキシダーゼの活性部位ヒスチジン-10は触媒活性に必須ではない」.生化学. 35 (7): 2380–7 . doi : 10.1021/bi952347y . PMID 8652580 . 
  8. ^ Dolin MI (1957年3月). 「Streptococcus faecalisの還元型ジホスホピリジンヌクレオチド酸化酵素．III．還元型ジホスホピリジンヌクレオチド酸化酵素フラビンペルオキシダーゼの単離と性質」 . J. Biol. Chem . 225 (1): 557– 73. doi : 10.1016/S0021-9258(18)64952-X . PMID 13416259 . 
  9. ^ Dolin MI (1977年9月). 「DPNHペルオキシダーゼ：DPNのエフェクター活性」（PDF） . Biochem. Biophys. Res. Commun . 78 (1): 393– 400. doi : 10.1016/0006-291X(77)91267-0 . hdl : 2027.42/22844 . PMID 199166 . 
  10. ^ Hansson L, Häggström MH (1984). 「Streptococcus lactisにおけるスーパーオキシドディスムターゼおよびNADHオキシダーゼ/NADHペルオキシダーゼの活性に対する生育条件の影響」Current Microbiology . 10 (6): 345– 351. doi : 10.1007/BF01626563 . S2CID 27660179 . 
  11. ^ Gordon J, Holman RA, McLeod JW (1953年10月). 「嫌気性細菌による過酸化水素の産生に関するさらなる観察」J Pathol Bacteriol . 66 (2): 527–37 . doi : 10.1002/path.1700660224 . PMID 13118459 . 
  12. ^シモノヴィチョヴァ M、タマス L、フットヴァ J、ミストリーク I (2004)。「大麦根の酸化ストレス関連酵素活性に対するアルミニウムの影響」。バイオロギア プランタルム。48 (2): 261–266。書誌コード: 2004BioPl..48..261S。土井：10.1023/B:BIOP.0000033454.95515.8a。S2CID 34802416。 
  13. ^ Chen SX, Schopfer P (1999年3月). 「生理反応におけるヒドロキシルラジカル産生．ペルオキシダーゼの新たな機能」. Eur. J. Biochem . 260 (3): 726–35 . doi : 10.1046/j.1432-1327.1999.00199.x . PMID 10103001 . 
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