ピロリシン
N 6 -{[(2R ,3R )-3-methyl-3,4-dihydro-2H -pyrrol-2-yl]carbonyl}-L -lysine
識別情報
CAS登録番号 448235-52-7
PubChem
5460671
ChemSpider
4574156
日化辞 番号
J1.888.988I
KEGG
C16138
O=C(NCCCC[C@@H](C(=O)O)N)[C@@H]1/N=C\C[C@H]1C
InChI=1S/C12H21N3O3/c1-8-5-7-14-10(8)11(16)15-6-3-2-4-9(13)12(17)18/h7-10H,2-6,13H2,1H3,(H,15,16)(H,17,18)/t8-,9+,10-/m1/s1
Key: ZFOMKMMPBOQKMC-KXUCPTDWSA-N
InChI=1/C12H21N3O3/c1-8-5-7-14-10(8)11(16)15-6-3-2-4-9(13)12(17)18/h7-10H,2-6,13H2,1H3,(H,15,16)(H,17,18)/t8-,9+,10-/m1/s1
Key: ZFOMKMMPBOQKMC-KXUCPTDWBO
特性
化学式
C12 H21 N3 O3
モル質量
255.31 g mol−1
特記なき場合、データは常温 (25 °C )・常圧 (100 kPa) におけるものである。
ピロリシン (pyrrolysine) は、遺伝的にコードされたアミノ酸 の1種で、数種のメタン産生 古細菌 や1種の脱塩素化細菌 で使われていることが知られている。構造はリシン と似ているが、側鎖の末端にピロリン 環が付加している。特別なコドンによってコードされ、特異的なtRNA とアミノアシルtRNAシンセテース によって作られる。22番目のタンパク質を構成するアミノ酸 と考えられている。
国際純正・応用化学連合 と国際生化学・分子生物学連合 による共同命名委員会では、公式にPyl という3文字表記、O という1文字表記を勧告している。
X線結晶構造解析 [ 1] MALDI 質量分析 の結果によると、ピロリシンは4-メチルピロリン-5-カルボン酸がリシンのN末端とアミド結合した構造をしている[ 2]
付加したピロリン環は、いくつかのメチルトランスフェラーゼ の活性部位 に取り込まれ、比較的自由に回転することができ、コリノイド 補因子 が作用しやすくするためにメチルアミン のメチル基を正しい場所に配置し、広げる作用を持っていると考えられている。提案されているモデルでは、近接するグルタミン酸残基のカルボキシル基がプロトン付加 され、このプロトン がイミン 環の窒素原子に転移されて、隣接する環の炭素原子が露出し、メチルアミンによる求核付加反応 が起きるとされている。この反応で生じた正の電荷を持つ窒素原子は、続いて脱プロトン化 したグルタミン酸 と作用し、環の配向が変化してメチルアミン由来のメチル基を活性部位に向ける。この過程で、正味のCH3+ は、酸化数がIからIIIに変わって補因子のコバルト 原子に移る。その後メチルアミン由来のアンモニア が解離し、元のイミンに戻る[ 1]
ヒドロキシリシン やメチルリシン 、ヒプシン 等の翻訳後修飾 を受けた他のリシン誘導体とは異なり、ピロリシンはタンパク質を構成する20種のアミノ酸と同様にコドンから翻訳される。通常の生物では終止コドン となっているUAG の配列でmRNAにコードされている。これには、CUAアンチコドン で異常tRNAをコードするpylT 遺伝子及びII型のアミノアシル-tRNAシンターゼをコードするpylS 遺伝子の存在が必要である。UAGコドンの後には、ステム-ループ構造 を作るPYLIS配列が続く[ 3]
このtRNA-aaRS対は、大腸菌 のその他のシンターゼやtRNAとは独立であり、その後の過程にも比較的制約がない。そのため、タンパク質の官能基を自由に改変することができる魅力的なツールとなっている[ 4] [ 5]
^ a b Bing Hao, Weimin Gong, Tsuneo K. Ferguson, Carey M. James, Joseph A. Krzycki, Michael K. Chan (2002). “A New UAG-Encoded Residue in the Structure of a Methanogen Methyltransferase” . Science 296 (5572): 1462–1466. doi :10.1126/science.1069556 . PMID 12029132 . http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/296/5572/1462/F4 .
^ Jitesh A. Soares, Liwen Zhang, Rhonda L. Pitsch, Nanette M. Kleinholz, R. Benjamin Jones, Jeremy J. Wolff, Jon Amster, Kari B. Green-Church, and Joseph A. Krzycki (2005). “The residue mass of L-pyrrolysine in three distinct methylamine methyltransferases” . J. Biol. Chem. 280 (44): 36962–36969. doi :10.1074/jbc.M506402200 . PMID 16096277 . http://www.jbc.org/content/280/44/36962.long . ^ Théobald-Dietrich A, Giegé R, Rudinger-Thirion J (2005). “Evidence for the existence in mRNAs of a hairpin element responsible for ribosome dependent pyrrolysine insertion into proteins”. Biochimie 87 (9-10): 813–7. doi :10.1016/j.biochi.2005.03.006 . PMID 16164991 . ^ Hao B, Zhao G, Kang PT, Soares JA, Ferguson TK, Gallucci J, Krzycki JA, Chan MK (2004). “Reactivity and chemical synthesis of L -pyrrolysine- the 22nd genetically encoded amino acid”. Chem. Biol. 11 (9): 1317-1324. doi :10.1016/j.chembiol.2004.07.011 . PMID 15380192 . ^ Li WT, Mahapatra A, Longstaff DG, Bechtel J, Zhao G, Kang PT, Chan MK, Krzycki JA (2009). “Specificity of pyrrolysyl-tRNA synthetase for pyrrolysine and pyrrolysine analogs”. J. Mol. Biol. 385 (4): 1156-1164. doi :10.1016/j.jmb.2008.11.032 . PMID 19063902 .
