テトラヒドロ葉酸とテトラヒドロメタノプテリンの比較：C1代謝における機能的に異なるキャリア

ほとんどの生物では、テトラヒドロ葉酸（H（4）葉酸）は、ホルミル酸化レベルとメチル酸化レベルの間のC（1）断片のキャリアです。C（1）フラグメントは、いくつかの必須生合成プロセスで使用されます。さらに、C（1）葉状葉葉を通る流葉を排水させて、嫌気性細菌の一部のグループでエネルギー代謝に利用されています。メタン生成および他のいくつかの古細菌では、テトラヒドロメタノプテリン（H（4）MPT）は、ホルミル酸化レベルとメチル酸化レベルの間にC（1）断片を運びます。一目でH（4）MPTは、C（1）フラグメントが運ばれるサイトでH（4）葉酸に似ているように見えます。ただし、本レビューで説明したように、2つのキャリアは機能的に異なります。エネルギー代謝では、H（4）MPTは、H（4）葉酸の経路とは異なるレドックスフラックスの特徴を許可します。還元方向では、ATPはCO（2）からH（4）葉酸経路への炭素の侵入で消費されますが、H（4）MPT経路への侵入では消費されません。酸化方向では、メチル基はH（4）葉酸よりもH（4）MPTではるかに容易に酸化されます。さらに、H（4）MPTでの酸化還元反応は、H（4）葉酸経路で一般的に使用されるピリジンヌクレオチドよりも、より負の還元剤に結合されます。2つのキャリアを介したC（1）還元の反応の熱力学はそれに応じて異なります。熱力学的違いの主な根本的な原因は、2つのキャリアのアリールアミン窒素N（10）の化学的性質です。H（4）葉酸では、N（10）はp-アミノベンゾ酸のカルボニル基による電子離脱の影響を受けますが、H（4）MPTでは、対応する位置で電子誘導メチレン基が発生します。また、H（4）MPTの2つの構造メチル基が、エントロピー寄与を通じてキャリアの熱力学的特性を調整することも提案されています。H（4）MPTは、プリン生合成のように、特に活性化ホルミル基の移動H（4）葉酸の生合成機能の一部には不適切であると思われます。H（4）MPTがチミジル酸合成に関与しているかどうかについての証拠について説明します。2つのキャリアの生合成と系統発生分布に関する調査結果とそれらの進化的影響について簡単にレビューします。証拠は、2つのキャリアへの生合成経路がほぼ異なることを示唆しており、分岐の進化ではなく（古代）別々の起源の可能性を示唆しています。C（1）化合物の酸化によりエネルギーを獲得するいくつかのユーバクテリアがH（4）MPT関連キャリアを含むことが最近発見されました。彼らは生合成反応に使用すると考えられています。

In most organisms, tetrahydrofolate (H(4)folate) is the carrier of C(1) fragments between formyl and methyl oxidation levels. The C(1) fragments are utilized in several essential biosynthetic processes. In addition, C(1) flux through H(4)folate is utilized for energy metabolism in some groups of anaerobic bacteria. In methanogens and several other Archaea, tetrahydromethanopterin (H(4)MPT) carries C(1) fragments between formyl and methyl oxidation levels. At first sight H(4)MPT appears to resemble H(4)folate at the sites where C(1) fragments are carried. However, the two carriers are functionally distinct, as discussed in the present review. In energy metabolism, H(4)MPT permits redox-flux features that are distinct from the pathway on H(4)folate. In the reductive direction, ATP is consumed in the entry of carbon from CO(2) into the H(4)folate pathway, but not in entry into the H(4)MPT pathway. In the oxidative direction, methyl groups are much more readily oxidized on H(4)MPT than on H(4)folate. Moreover, the redox reactions on H(4)MPT are coupled to more negative reductants than the pyridine nucleotides which are generally used in the H(4)folate pathway. Thermodynamics of the reactions of C(1) reduction via the two carriers differ accordingly. A major underlying cause of the thermodynamic differences is in the chemical properties of the arylamine nitrogen N(10) on the two carriers. In H(4)folate, N(10) is subject to electron withdrawal by the carbonyl group of p-aminobenzoate, but in H(4)MPT an electron-donating methylene group occurs in the corresponding position. It is also proposed that the two structural methyl groups of H(4)MPT tune the carrier's thermodynamic properties through an entropic contribution. H(4)MPT appears to be unsuited to some of the biosynthetic functions of H(4)folate, in particular the transfer of activated formyl groups, as in purine biosynthesis. Evidence bearing upon whether H(4)MPT participates in thymidylate synthesis is discussed. Findings on the biosynthesis and phylogenetic distribution of the two carriers and their evolutionary implications are briefly reviewed. Evidence suggests that the biosynthetic pathways to the two carriers are largely distinct, suggesting the possibility of (ancient) separate origins rather than divergent evolution. It has recently been discovered that some eubacteria which gain energy by oxidation of C(1) compounds contain an H(4)MPT-related carrier, which they are thought to use in energy metabolism, as well as H(4)folate, which they are thought to use for biosynthetic reactions.