細菌のアセトンカルボキシラーゼは、マンガン依存性メタロ酵素です

細菌のアセトンカルボキシラーゼは、AMPと2つの無機リン酸塩の併用産生を使用して、アセトンのアセトンのアセトン依存性カルボキシル化を触媒します。Rhodobacter Capsulatusアセトンカルボキシラーゼにおけるマンガンの重要性は、生理学的、生化学的、および分光研究の組み合わせを通じて確立されています。R. capsulatus成長培地からのマンガンの枯渇は、アセトン依存性がありますが、マロ酸依存性の細胞成長を阻害しませんでした。正常な成長条件（培地で0.5ミクロムmn2+）では、炭素源としてのアセトンによる成長により、マロン栽培細胞よりも細胞内タンパク質結合マンガンが4倍増加し、G = 2を中心としたMn2+ EPRシグナルの出現をもたらしました。それはマロン栽培細胞ではありませんでした。50ミクロムmn2+で成長した細胞から精製したアセトンカルボキシラーゼは、0.5ミクロムmn2+で成長した細胞よりも1.6倍高い特異的活性と1.9倍のマンガン含有量を有​​し、一貫して1.9マンガン/alpha2beta2gamma2マルチマー、または0.95マンガン/アルファベータアマイマープロトメーターの化学量論を生成します。アセトンカルボキシラーゼ中のマンガンは密接に結合されており、さまざまな金属イオンキレート剤に対する透析で除去されませんでした。マンガンの培地で成長したマロ酸栽培細胞にアセトンを添加すると、アセトンカルボキシラーゼ（15-20％可溶性タンパク質）の高レベルの合成が得られ、精製されると、活性の7％とマンガンの6％が示されました。アセトン栽培細胞から精製された酵素の含有量。精製アセトンカルボキシラーゼのEPR分析は、2つの単核部位のスピンカップリングの可能性がある単核Mn2+中心の存在を示しています。Mg.ATPまたはMg.AMPの添加によりEPRスペクトルの変化が生じましたが、アセトン、CO2、無機リン酸、アセトアセテートの添加はEPRを混乱させませんでした。これらの研究は、マンガンがアセトンのカルボキシル化に不可欠であり、ヌクレオチドの結合と活性化におけるマンガンの役割を示唆していることを示しています。

Bacterial acetone carboxylase catalyzes the ATP-dependent carboxylation of acetone to acetoacetate with the concomitant production of AMP and two inorganic phosphates. The importance of manganese in Rhodobacter capsulatus acetone carboxylase has been established through a combination of physiological, biochemical, and spectroscopic studies. Depletion of manganese from the R. capsulatus growth medium resulted in inhibition of acetone-dependent but not malate-dependent cell growth. Under normal growth conditions (0.5 microm Mn2+ in medium), growth with acetone as the carbon source resulted in a 4-fold increase in intracellular protein-bound manganese over malate-grown cells and the appearance of a Mn2+ EPR signal centered at g = 2 that was absent in malate-grown cells. Acetone carboxylase purified from cells grown with 50 microm Mn2+ had a 1.6-fold higher specific activity and 1.9-fold higher manganese content than cells grown with 0.5 microm Mn2+, consistently yielding a stoichiometry of 1.9 manganese/alpha2beta2gamma2 multimer, or 0.95 manganese/alphabetagamma protomer. Manganese in acetone carboxylase was tightly bound and not removed upon dialysis against various metal ion chelators. The addition of acetone to malate-grown cells grown in medium depleted of manganese resulted in the high level synthesis of acetone carboxylase (15-20% soluble protein), which, upon purification, exhibited 7% of the activity and 6% of the manganese content of the enzyme purified from acetone-grown cells. EPR analysis of purified acetone carboxylase indicates the presence of a mononuclear Mn2+ center, with possible spin coupling of two mononuclear sites. The addition of Mg.ATP or Mg.AMP resulted in EPR spectral changes, whereas the addition of acetone, CO2, inorganic phosphate, and acetoacetate did not perturb the EPR. These studies demonstrate that manganese is essential for acetone carboxylation and suggest a role for manganese in nucleotide binding and activation.