分光光度法アッセイを用いたホモセリン脱水素酵素の酵素活性測定

Creative Enzymesは、ホモセリン脱水素酵素に対する分光光度法アッセイを提供できる世界でも数少ない企業の一つです。複雑な触媒機構により、多くの企業ではホモセリン脱水素酵素の活性を正確に測定し、適切に特性解析することが困難です。経験豊富な酵素学者チームを擁するCreative Enzymesは、ホモセリン脱水素酵素の酵素活性を高精度かつ迅速に測定できます。最先端の分光光度計測機器により、当社の測定結果の品質は担保されています。

ホモセリン脱水素酵素（EC 1.1.1.3、HSDまたはHSDH）は、酸化還元補酵素としてNADまたはNADPを用いてL-ホモセリンを酸化し、L-アスパラギン酸4-セミアルデヒドを生成する反応を触媒する酵素です。本酵素は酸化還元酵素（オキシドレダクターゼ）ファミリーに属します。また、本酵素は逆反応も触媒して生成物としてホモセリンを与え、平衡は熱力学的要因により制御されます。本酵素は以下を含む多様な生物学的経路に関与します：

• グリシン、セリンおよびスレオニン代謝
• システインおよびメチオニン代謝
• リシン生合成
• 二次代謝産物の生合成
• 多様な環境における微生物代謝
• 抗生物質の生合成

アスパラギン酸代謝経路は、アスパラギンの貯蔵とアスパラギン酸ファミリーアミノ酸の合成の双方に関与するため、窒素および炭素の貯蔵・利用に用いられます。この経路において、ホモセリン脱水素酵素は第3段階を触媒し、アスパラギン酸β-セミアルデヒドを還元してホモセリンへ変換します。ホモセリンは、スレオニン、イソロイシンおよびメチオニンの生合成における必須中間体です。光合成生物では、日中にアスパラギン酸が蓄積し、他のアミノ酸合成に利用されます。夜間には、アスパラギン酸は貯蔵のためアスパラギンへ変換されます。哺乳類には本酵素が存在しません。そのため、これら必須アミノ酸はホモセリン脱水素酵素を介して合成されることから、哺乳類はスレオニン、メチオニンおよびイソロイシンを外因性に摂取する必要があります。

触媒活性の分子基盤を解明する研究は一定程度進められているものの、ホモセリン脱水素酵素の触媒反応全体の精密な機構は依然として不明です。本反応は、NADまたはNADP補酵素がまず酵素に結合し、その後に基質が結合し、生成物が解離するというbi-bi型の速度論的機構で進行すると仮定されています。反応終結時には補酵素が酵素から解離します。特に、ホモセリン脱水素酵素は基質濃度の異なる領域において多次（multi-order）の反応速度論的挙動を示します。酸化還元補酵素としてNADおよびNADPのいずれも利用可能ですが、特定のホモセリン脱水素酵素は一方に対して選択性（嗜好性）を示す場合があります。これらの要因により、ホモセリン脱水素酵素の活性測定は困難になります。長年にわたる検証と検討を経て、Creative Enzymesは本酵素の構造および特性に関する深い理解に基づき、適切な活性アッセイ系を開発しました。そのため、当社サービスは最も信頼性の高いアッセイ結果を提供します。

ホモセリン脱水素酵素は重要な生物学的役割を担い、かつ哺乳類には存在しないことから、栄養、獣医および農業分野での応用価値が見出されています。しかし、活性試験は極めて難易度が高く、市販の活性アッセイキットでさえ市場に流通していないのが現状です。お客様の課題解決のため、Creative Enzymesは酵素活性を正確に測定する分光光度法アッセイを提供しており、これはホモセリン脱水素酵素を用いた製品開発において極めて重要です。

図：Saccharomyces cerevisiae由来ホモセリン脱水素酵素の活性部位。基質ホモセリン（マゼンタ、球）および補酵素NAD（淡青）を示す。PDB：1EBU
参考文献：Stierand, K., & Rarey, M. (2010). ACS Medicinal Chemistry Letters, 1(9), 540–545. http://doi.org/10.1021/ml100164p