ホモゲンチジン酸-1,2-ジオキシゲナーゼ

ホモゲンチジン酸-1,2-ジオキシゲナーゼ
ホモゲンチジン酸-1,2-ジオキシゲナーゼの3Dモデル。活性部位のヒスチジンを黄褐色、グルタミン酸を赤色、鉄イオンを青色に着色している。
識別子
EC番号	1.13.11.5
CAS登録番号	9029-49-6
データベース
IntEnz	IntEnz view
BRENDA	BRENDA entry
ExPASy	NiceZyme view
KEGG	KEGG entry
MetaCyc	metabolic pathway
PRIAM	profile
PDB構造	RCSB PDB PDBj PDBe PDBsum
遺伝子オントロジー	AmiGO / QuickGO
検索 PMC articles PubMed articles NCBI proteins

ホモゲンチジン酸-1,2-ジオキシゲナーゼ(ホモゲンチジン酸オキシダーゼ)
識別子
略号	HGD
他の略号	AKU
Entrez（英語版）	3081
HUGO	4892
OMIM	607474
RefSeq	XM_001125882
UniProt	Q93099
他のデータ
EC番号 (KEGG)	1.13.11.5
遺伝子座	Chr. 3 q21-q23

ホモゲンチジン酸-1,2-ジオキシゲナーゼ (homogentisate 1,2-dioxygenase, HGD) は、ホモゲンチジン酸を4-マレイルアセト酢酸に変換する酵素である。HGDは芳香環の異化に関連する酵素で、チロシンとフェニルアラニンの分解に特異的であり[1]、それぞれの代謝経路を構成している。基質であるホモゲンチジン酸も生成物である4-マレイルアセト酢酸も代謝経路に用いられる。HGDはホモゲンチジン酸の芳香環を開裂させるためにFe^2+とO₂を必要とする[2]。

• 
  ホモゲンチジン酸
• 
  4-マレイルアセト酢酸

活性部位

ホモゲンチジン酸-1,2-ジオキシゲナーゼの活性部位はTitusらの研究によりその結晶構造から究明されている[1]。活性部位の結晶構造ではHis292, His335, His365, His371, および Glu341のそれぞれのアミノ酸残基が見られる。

HGDの活性部位。His335, His371, Glu341, および Fe^2+原子

ホモゲンチジン酸はFe^2+原子を仲介に活性部位のGlu341, His335, および His371の部分に結合する。ここでHis292は芳香環のヒドロキシル基に結合する。His365はGlu341に水素結合で結合することによりアミノ酸側鎖が安定する。

反応機構

Borowskiらは米国化学会誌においてHGDの反応機構を提唱している。彼らは反応機構をGAUSSIANとJaguar（英語版）のプログラムを用い、DFT法（B3LYP）によって演算を行った[2]。

ホモゲンチジン酸の芳香環の開裂は多段階からなり、まずFe^2+がカルボニル基とオルトフェノール酸素に配位する。鉄原子はこの他にHis335, His371, および Glu341にも配位している。これに酸素分子が鉄原子に結合し[2]、芳香環はペルオキソ架橋中間体に変化する。酸素分子は開裂しエポキシドを形成する。このエポキシド中間体はラジカル反応により開裂し、六員環は酸化される。

• 
  反応機構1～8段階目
• 
  反応機構9～11段階目

脚注

1. ^ Titus, Greg P (2000). “Crystal structure of human homogentisate dioxygenase”. Nature Structural Biology 7 (7): 542–546. doi:10.1038/76756. 
2. ^ Borowski, Tomasz (2005). “Catalytic Reaction Mechanism of Homogentisate Dioxygenase: A Hybrid DFT Study”. J. Am. Chem. Soc. 127: 17303–17314. doi:10.1021/ja054433j. 

外部リンク

• Homogentisate 1,2-Dioxygenase - MeSH・アメリカ国立医学図書館・生命科学用語シソーラス（英語）