イソプレンユニット生合成経路を標的とした抗菌剤と抗マラリア剤開発のための探索研究

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除草剤として使用されているclomazoneの誘導体であるketoclomazoneが、MEP経路の初発酵素であるDXP synthase活性を阻害することを見出した。そこで、Haemophilus influenzae由来のDXP synthaseを用いて、その阻害機構を明らかにすることを試みた。その結果、得られたカイネティックデータは、発見当初から推測されていたように、DXP synthase反応がPing Pong Bi Bi機構に従うことを強く支持した。すなわち、pyruvateが第一基質(A)として酵素(E)に結合し、次いで、第二基質(B)であるD-GAPが結合する前に最初の反応産物(P)であるCO_2の放出をともなって構造変化した酵素(F)が形成される。その後、D-GAPが結合して、最終産物(Q)であるDXPが生成する。次に、ketoclomazone存在下でのカイネティックデータを収集し、Lineweaver-Burkプロットを作成した。その結果、ketoclomazone濃度を変化させD-GAP濃度を固定してDXP synthase活性を測定した場合には直線群がほぼ平行になったことから、ketoclomazoneはpyruvateに対しては、不競合阻害を示すことが判明した。一方、pyruvate濃度を固定してDXP synthase活性を測定した場合には直線群がY軸の左側で交わったことから、ketoclomazoneはD-GAPに対しては、非競合阻害を示すことが判明した。これらの結果から、阻害剤(I)であるketoclomazoneは、遊離のDXP synthase (E)とは結合できず、pyruvateが結合して構造変化した(F)に結合すること、しかも、その結合部位はD-GAPの結合部位とも異なることが示唆された。以上のように、DXP synthaseに対するketoclomazoneのユニークな阻害機構を明らかにすることができた。