ピロリシン

ピロリシン
	IUPAC名めい N6-{[(2R,3R)-3-methyl-3,4-dihydro-2H-pyrrol-2-yl]carbonyl}-L-lysine
識別しきべつ情報じょうほう
CAS登録とうろく番号ばんごう	448235-52-7
PubChem	5460671
ChemSpider	4574156
日にち化か辞じ番号ばんごう	J1.888.988I
KEGG	C16138
	SMILES O=C(NCCCC[C@@H](C(=O)O)N)[C@@H]1/N=C\C[C@H]1C;
	InChI 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;
特性とくせい
化学かがく式しき	C12H21N3O3
モル質量しつりょう	255.31 g mol−1
	特記とっきなき場合ばあい、データは常温じょうおん (25 °C)・常つね圧あつ (100 kPa) におけるものである。

ピロリシン (pyrrolysine) は、遺伝いでん的てきにコードされたアミノ酸あみのさんの1種しゅで、数すう種しゅのメタン産さん生せい古こ細菌さいきんや1種しゅの脱だつ塩素えんそ化か細菌さいきんで使つかわれていることが知しられている。構造こうぞうはリシンと似にているが、側がわ鎖くさりの末端まったんにピロリン環たまきが付加ふかしている。特別とくべつなコドンによってコードされ、特異とくい的てきなtRNAとアミノアシルtRNAシンセテースによって作つくられる。22番目ばんめのタンパク質たんぱくしつを構成こうせいするアミノ酸あみのさんと考かんがえられている。

国際こくさい純正じゅんせい・応用おうよう化学かがく連合れんごうと国際こくさい生化学せいかがく・分子生物学ぶんしせいぶつがく連合れんごうによる共同きょうどう命名めいめい委員いいん会かいでは、公式こうしきにPylという3文字もじ表記ひょうき、Oという1文字もじ表記ひょうきを勧告かんこくしている。

構造こうぞう

X線せん結晶けっしょう構造こうぞう解析かいせき^[1]及およびMALDI 質量しつりょう分析ぶんせきの結果けっかによると、ピロリシンは4-メチルピロリン-5-カルボン酸さんがリシンのN末端まったんとアミド結合けつごうした構造こうぞうをしている^[2]。

触媒しょくばい作用さよう

付加ふかしたピロリン環たまきは、いくつかのメチルトランスフェラーゼの活性かっせい部位ぶいに取とり込こまれ、比較的ひかくてき自由じゆうに回転かいてんすることができ、コリノイド補ほ因子いんしが作用さようしやすくするためにメチルアミンのメチル基もとを正ただしい場所ばしょに配置はいちし、広ひろげる作用さようを持もっていると考かんがえられている。提案ていあんされているモデルでは、近接きんせつするグルタミン酸ぐるたみんさん残ざん基もとのカルボキシル基もとがプロトン付加ふかされ、このプロトンがイミン環たまきの窒素ちっそ原子げんしに転移てんいされて、隣接りんせつする環たまきの炭素たんそ原子げんしが露出ろしゅつし、メチルアミンによる求もとめ核かく付加ふか反応はんのうが起おきるとされている。この反応はんのうで生しょうじた正せいの電荷でんかを持もつ窒素ちっそ原子げんしは、続つづいて脱だつプロトン化かしたグルタミン酸ぐるたみんさんと作用さようし、環たまきの配向はいこうが変化へんかしてメチルアミン由来ゆらいのメチル基もとを活性かっせい部位ぶいに向むける。この過程かていで、正味しょうみのCH3⁺は、酸化さんか数すうがIからIIIに変かわって補ほ因子いんしのコバルト原子げんしに移うつる。その後ごメチルアミン由来ゆらいのアンモニアが解離かいりし、元もとのイミンに戻もどる^[1]。

コドン

ヒドロキシリシンやメチルリシン、ヒプシン等ひとしの翻訳ほんやく後ご修飾しゅうしょくを受うけた他ほかのリシン誘導体ゆうどうたいとは異ことなり、ピロリシンはタンパク質たんぱくしつを構成こうせいする20種しゅのアミノ酸あみのさんと同様どうようにコドンから翻訳ほんやくされる。通常つうじょうの生物せいぶつでは終止しゅうしコドンとなっているUAGの配列はいれつでmRNAにコードされている。これには、CUAアンチコドンで異常いじょうtRNAをコードするpylT遺伝子いでんし及およびII型がたのアミノアシル-tRNAシンターゼをコードするpylS遺伝子いでんしの存在そんざいが必要ひつようである。UAGコドンの後のちには、ステム-ループ構造こうぞうを作つくるPYLIS配列はいれつが続つづく^[3]。

このtRNA-aaRS対たいは、大腸菌だいちょうきんのその他たのシンターゼやtRNAとは独立どくりつであり、その後ごの過程かていにも比較的ひかくてき制約せいやくがない。そのため、タンパク質たんぱくしつの官能かんのう基もとを自由じゆうに改変かいへんすることができる魅力みりょく的てきなツールとなっている^[4]^[5]。

出典しゅってん

^ ^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.
^ 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.
^ 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.

参考さんこう文献ぶんけん

John F. Atkins and Ray Gesteland (2002). “The 22nd Amino Acid”. Science 296 (5572): 1409–1410. doi:10.1126/science.1073339. PMID 12029118.
Krzycki J (2005). “The direct genetic encoding of pyrrolysine”. Curr. Opin. Microbiol. 8 (6): 706–712. doi:10.1016/j.mib.2005.10.009. PMID 16256420.

外部がいぶリンク

Chemical and Engineering News article (May 27, 2002) on discovery of the amino acid

[Hao-1] 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.

[Soares-2] 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.

[pmid16164991-3] 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.

[4] 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.

[5] 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.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

構造こうぞう

触媒しょくばい作用さよう

コドン

出典しゅってん

参考さんこう文献ぶんけん

関連かんれん項目こうもく

外部がいぶリンク