3-デオキシ-D-マンノ - オクソネート8-リン酸シンターゼの構造とメカニズム

3-デオキシ-D-マンノ - オクソネート8-リン酸（KDO8P）シンターゼは、ホスホエノールピルビン酸（PEP）の凝縮をアラビノース5-リン酸（A5P）と触媒し、KDO8Pおよび無機リン酸を形成します。KDO8Pは、グラム陰性菌のリポ多糖類の必須糖である3-デオキシ-D-マンノ - オクソネートのリン酸化前駆体です。大腸菌KDO8Pシンターゼの結晶構造は、複数の波長異常な回折によって決定されており、モデルは2.4 A（Rファクター、19.9％; R-フリー、23.9％）に改良されています。KDO8Pシンターゼは、各モノマーがA（ベータ/アルファ）（8）バレルの折り畳みを持っているホモットトレーマーです。活性部位の特徴に基づいて、PEPとA5Pは、KDO8P合成が線形中間体を介して進行するように、それらのリン酸部分13と離れて結合すると予測されます。KDO8P合成に類似した反応、ホスホエノールピルビン酸の凝縮、および4-リン酸エリス酸塩4-リン酸塩を形成して、3-デオキシ-D-アラビノ-ヘプロゾン酸7-リン酸（DAH7P）を形成し、DAH7Pシンターゼによって触媒されます。DAH7Pシンターゼの活性部位では、2つの基質PEPと赤んぼん4-リン酸が、KDO8Pシンターゼの活性部位でPEPおよびA5Pの提案と同様の構成に結合しているように見えます。この観察結果は、KDO8PシンターゼとDAH7Pシンターゼが共通の祖先から進化し、同じ触媒戦略を採用したことを示唆しています。

3-deoxy-D-manno-octulosonate 8-phosphate (KDO8P) synthase catalyzes the condensation of phosphoenolpyruvate (PEP) with arabinose 5-phosphate (A5P) to form KDO8P and inorganic phosphate. KDO8P is the phosphorylated precursor of 3-deoxy-D-manno-octulosonate, an essential sugar of the lipopolysaccharide of Gram-negative bacteria. The crystal structure of the Escherichia coli KDO8P synthase has been determined by multiple wavelength anomalous diffraction and the model has been refined to 2.4 A (R-factor, 19.9%; R-free, 23.9%). KDO8P synthase is a homotetramer in which each monomer has the fold of a (beta/alpha)(8) barrel. On the basis of the features of the active site, PEP and A5P are predicted to bind with their phosphate moieties 13 A apart such that KDO8P synthesis would proceed via a linear intermediate. A reaction similar to KDO8P synthesis, the condensation of phosphoenolpyruvate, and erythrose 4-phosphate to form 3-deoxy-D-arabino-heptulosonate 7-phosphate (DAH7P), is catalyzed by DAH7P synthase. In the active site of DAH7P synthase the two substrates PEP and erythrose 4-phosphate appear to bind in a configuration similar to that proposed for PEP and A5P in the active site of KDO8P synthase. This observation suggests that KDO8P synthase and DAH7P synthase evolved from a common ancestor and that they adopt the same catalytic strategy.