細胞壁におけるリグニン生合成の酵素による反応シミュレーション

细胞壁木质素生物合成的酶促反应模拟

基本信息

批准号：
09760156
负责人：
重松幹二
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Gifu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09760156/
关键词：
リグニンペルオキシダーゼ疎水性酵素反応

项目摘要

リグニンの生合成における酵素と基質の関係を明確にするため,ホーソラディッシュペルオキシダーゼによるリグニン前駆体であるp-ヒドロキシクマリルアルコール(HL),コニフェリルアルコール(GL),シナピルアルコール(SL)の反応性を追跡した。まず,反応の初期段階である酵素と基質の結合定数を測定したところ,HL>GL>SLであった。この順序はオクタノール/水の分配係数から求めた疎水性の順序と相関関係があり,反応の初期段階では基質の疎水性が関与していると推察した。また,メトキシル基をメチル基に変換し,分子サイズはほぼ等しいが疎水性が異なるものと比較したところ結合定数の差異が観察され,分子サイズが異なるが疎水性がほぼ等しいメチル基に変換したものと官能基が無い物を比較したところ差異は観察されなかった。反応の後期段階である基質の消失速度を測定したところ,HL≫GL≫SLであった。一方,通常の酸化剤である塩化第二鉄を用いた反応速度は,酵素での反応速度とは逆にHL<GL<SLであった。また,実際の細胞壁中の状況に近いと思われる希薄な基質濃度では,反応の律速段階が酵素と基質の結合速度になった。これらのことから,反応全体に対する基質特異性には基質の分子サイズの影響は小さく,前述の疎水性が大きく影響していると考えられる。酵素によるSLの反応性は低いものであるが,GLを一部添加した系ではSLの反応性は非常に上昇した。しかし,これは塩化第二鉄では見られなかったことから,酵素に特有の現象である。酵素とリグニン前駆体の結合定数から推察すると,初期にGLが酵素に結合してラジカルとなって解離したあとは,酵素のコンフォメーションがSLに反応しやすいものに変化したからだと考えられる。

为了阐明木质素生物合成中酶和底物之间的关系，我们研究了辣根过氧化物酶产生木质素前体对羟基香豆醇（HL）、松柏醇（GL）和芥子醇（SL）的反应性。首先，我们测量了反应初始阶段酶与底物之间的结合常数，发现HL>GL>SL。该顺序与由辛醇/水分配系数确定的疏水性顺序相关，并且推断底物的疏水性参与了反应的初始阶段。此外，当将甲氧基转化为甲基并与分子大小大致相同但疏水性不同的产物进行比较时，观察到结合常数的差异，而与没有官能团的产物相比，没有观察到差异。当测量反应后期的底物消失速率时，发现HL≥GL≥SL。另一方面，使用常见氧化剂氯化铁的反应速率与使用酶的反应速率相反，为HL<GL<SL。此外，在稀释的底物浓度下，被认为接近实际细胞壁的情况，酶-底物结合的速率成为反应中的限速步骤。从这些结果可以认为，底物的分子尺寸对整个反应的底物特异性的影响较小，而前述疏水性的影响较大。 SL对酶的反应活性较低，但在添加一些GL的体系中，SL的反应活性显着增加。然而，由于氯化铁没有观察到这一现象，因此这是酶特有的现象。从酶与木质素前体之间的结合常数来看，认为GL最初与酶结合并解离成自由基后，酶的构象改变为对SL更敏感的构象。