ピロリシン

ピロリシン
	IUPAC名 N6-{[(2R,3R)-3-methyl-3,4-dihydro-2H-pyrrol-2-yl]carbonyl}-L-lysine
識別情報
CAS登録番号	448235-52-7
PubChem	5460671
ChemSpider	4574156
日化辞番号	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
化学式	C12H21N3O3
モル質量	255.31 g mol−1
	特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

ピロリシン (pyrrolysine) は、遺伝的にコードされたアミノ酸の1種で、数種のメタン産生古細菌や1種の脱塩素化細菌で使われていることが知られている。構造はリシンと似ているが、側鎖の末端にピロリン環が付加している。特別なコドンによってコードされ、特異的なtRNAとアミノアシルtRNAシンセテースによって作られる。22番目のタンパク質を構成するアミノ酸と考えられている。

概要ピロリシン, 識別情報 ...

閉じる

国際純正・応用化学連合と国際生化学・分子生物学連合による共同命名委員会では、公式にPylという3文字表記、Oという1文字表記を勧告している。

X線結晶構造解析^[1]及びMALDI 質量分析の結果によると、ピロリシンは4-メチルピロリン-5-カルボン酸がリシンのN末端とアミド結合した構造をしている^[2]。

付加したピロリン環は、いくつかのメチルトランスフェラーゼの活性部位に取り込まれ、比較的自由に回転することができ、コリノイド補因子が作用しやすくするためにメチルアミンのメチル基を正しい場所に配置し、広げる作用を持っていると考えられている。提案されているモデルでは、近接するグルタミン酸残基のカルボキシル基がプロトン付加され、このプロトンがイミン環の窒素原子に転移されて、隣接する環の炭素原子が露出し、メチルアミンによる求核付加反応が起きるとされている。この反応で生じた正の電荷を持つ窒素原子は、続いて脱プロトン化したグルタミン酸と作用し、環の配向が変化してメチルアミン由来のメチル基を活性部位に向ける。この過程で、正味のCH3⁺は、酸化数がIからIIIに変わって補因子のコバルト原子に移る。その後メチルアミン由来のアンモニアが解離し、元のイミンに戻る^[1]。

ヒドロキシリシンやメチルリシン、ヒプシン等の翻訳後修飾を受けた他のリシン誘導体とは異なり、ピロリシンはタンパク質を構成する20種のアミノ酸と同様にコドンから翻訳される。通常の生物では終止コドンとなっているUAGの配列でmRNAにコードされている。これには、CUAアンチコドンで異常tRNAをコードするpylT遺伝子及びII型のアミノアシル-tRNAシンターゼをコードするpylS遺伝子の存在が必要である。UAGコドンの後には、ステム-ループ構造を作るPYLIS配列が続く^[3]。

このtRNA-aaRS対は、大腸菌のその他のシンターゼやtRNAとは独立であり、その後の過程にも比較的制約がない。そのため、タンパク質の官能基を自由に改変することができる魅力的なツールとなっている^[4]^[5]。

[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.
[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.
[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.

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.

セレノシステイン: タンパク質を構成する21番目のアミノ酸

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

[Hao-1] [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] [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] [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] [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] [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]

Wikiwand in your browser!

ピロリシン

Wikiwand in your browser!

構造

触媒作用

コドン

出典

参考文献

関連項目

外部リンク

ピロリシン


IUPAC名 N⁶-{[(2R,3R)-3-methyl-3,4-dihydro-2H-pyrrol-2-yl]carbonyl}-L-lysine
識別情報
CAS登録番号	448235-52-7
PubChem	5460671
ChemSpider	4574156
日化辞番号	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
化学式	C₁₂H₂₁N₃O₃
モル質量	255.31 g mol⁻¹
特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。