エドサルの炭酸脱水酵素に関する反射：超高速酵素のパラドックス

John Edsallのヒト赤血球炭酸塩水酵素の調査は、二酸化炭素の可逆的な水和を強力に触媒する亜鉛メタロ酵素であり、正しい水分補給産物に関する難問を強調しました。測定された運動パラメーターは、酵素との二分子組換え速度が拡散制限を超えるため、炭酸酸の選択と調整できませんでした。重炭酸塩の代替選択は組換え速度の問題を明らかにしましたが、活性部位の脱プロトン化が拡散制限された最大速度をさらに大幅に超えることを要求しました。このパラドックスは、酵素を間接的に脱プロトン化する緩衝液種の疑いのない役割が最終的に提案され、仮説を検証するために多数の調査に拍車をかけたときに、重炭酸塩を支持して解決されました。Edsallの研究室は、最初の競合阻害剤であるImidazoleの偶発的な発見も報告しました。これにより、CO（2）基質の結合を理解するための新しい手段が開かれ、この阻害剤に関する多くの調査が刺激されました。常磁性NMRおよび結晶学的研究により、他の唯一の既知の競合阻害剤であるフェノールが、この異常な結合部位を明らかに共有していることが実証されました。Edsallの引退以来の大きな進歩、特にサイト指向の突然変異誘発アプローチの使用は、二酸化炭素と重炭酸塩と特定の活性部位部分との正確な相互作用が、これらの質問を最初に考慮したときと同じようにとらえどころのないままです。

John Edsall's investigations of human erythrocyte carbonic anhydrase, a zinc metalloenzyme that powerfully catalyzes the reversible hydration of carbon dioxide, highlighted a conundrum regarding the correct hydration product. The measured kinetic parameters could not be reconciled with the choice of carbonic acid, since its bimolecular recombination rate with enzyme would exceed the diffusion limit. The alternate choice of bicarbonate obviated the recombination rate problem but required that the active site deprotonation exceed the diffusion-limited maximum rate by an even greater extent. This paradox was resolved in favor of bicarbonate when the unsuspected role of buffer species indirectly deprotonating the enzyme was finally proposed, spurring numerous investigations to verify the hypothesis. Edsall's laboratory also reported the accidental discovery of the first competitive inhibitor, imidazole. This opened new avenues to understanding the binding of the CO(2) substrate and stimulated many investigations on this inhibitor. Paramagnetic NMR and crystallographic studies demonstrated that the only other known competitive inhibitor, phenol, apparently shared this unusual binding site. Despite enormous progress since Edsall's retirement, particularly the use of site-directed mutagenesis approaches, the precise interactions of carbon dioxide and bicarbonate with specific active site moieties remain as elusive today as when Edsall first considered these questions.