エコチオフェートによって阻害されたヒトブチリルコリンエステラーゼの老化における水の役割：結晶構造は、老化の2つの代替メカニズムを示唆しています

有機リン毒（OP）は、コリンエステラーゼの活性サイトセリンに共有結合します。阻害された酵素は、通常、オキシムなどの強力な求核剤で再活性化することができます。ただし、共有結合されたOPは、非反応性酵素を生成する自殺反応（老化と呼ばれる）を受ける可能性があります。ヒトブチリルコリンエステラーゼ（HBCHE）では、老化には、活性部位セリン（Ser198）の近位にある残基His438およびGlu197が含まれます。老化のメカニズムは、神経ガスソマン、サリン、タブン、および農薬代謝産物の異常について詳細に知られています。ソマンおよびサリン阻害アセチルコリンエステラーゼの老化はC-O結合切断によって発生しますが、タブンおよびイソマラチオン阻害アセチルコリンエステラーゼの老化はそれぞれP-nおよびP-S結合切断によって発生します。この研究では、眼球性試薬エコチオファート（非老化および老化）およびジイソプロピルフルオロリン酸（熟成）によって阻害されたHBCHEの結晶構造を解決し、それぞれ2.1、2.25、および2.2 Aの解像度に精製しました。HBCHEの老化した結合と非測定されたコンジュゲートの間には、触媒トライアドヒスチジンの位置にかなりの変化は観察されませんでした。シフトのこの存在は、神経剤VXによって阻害された魚雷カリフォルニアのアセチルコリンエステラーゼの老化した非浅い結晶構造とは対照的です。非状態のHBCHE構造は、Glu197と触媒トライアドヒスチジンと相互作用する1つの水分子を示しています（His438）。興味深いことに、この水分子は、C-O結合またはP-O結合のいずれかを破る2つのメカニズムによって老化を促進するために理想的に配置されています。農薬と神経剤の特定の立体異性体は、P-O結合を破ることにより老化を受けると予想されます。

Organophosphorus poisons (OP) bind covalently to the active-site serine of cholinesterases. The inhibited enzyme can usually be reactivated with powerful nucleophiles such as oximes. However, the covalently bound OP can undergo a suicide reaction (termed aging) yielding nonreactivatable enzyme. In human butyrylcholinesterase (hBChE), aging involves the residues His438 and Glu197 that are proximal to the active-site serine (Ser198). The mechanism of aging is known in detail for the nerve gases soman, sarin, and tabun as well as the pesticide metabolite isomalathion. Aging of soman- and sarin-inhibited acetylcholinesterase occurs by C-O bond cleavage, whereas that of tabun- and isomalathion-inhibited acetylcholinesterase occurs by P-N and P-S bond cleavage, respectively. In this work, the crystal structures of hBChE inhibited by the ophthalmic reagents echothiophate (nonaged and aged) and diisopropylfluorophosphate (aged) were solved and refined to 2.1, 2.25, and 2.2 A resolution, respectively. No appreciable shift in the position of the catalytic triad histidine was observed between the aged and nonaged conjugates of hBChE. This absence of shift contrasts with the aged and nonaged crystal structures of Torpedo californica acetylcholinesterase inhibited by the nerve agent VX. The nonaged hBChE structure shows one water molecule interacting with Glu197 and the catalytic triad histidine (His438). Interestingly, this water molecule is ideally positioned to promote aging by two mechanisms: breaking either a C-O bond or a P-O bond. Pesticides and certain stereoisomers of nerve agents are expected to undergo aging by breaking the P-O bond.