ゴム生合成の開始：3つのゴム産生種におけるベンゾフェノン修飾二リン酸類似体のin vitro比較

天然ゴム、CIS-1,4-ポリイソプレンは、酵素ゴムトランスフェラーゼによってイソプレノイド経路の側枝を介して植物によって合成される重要な工業材料です。この酵素の特定の構造はまだ定義されていませんが、活性に基づいて、おそらくシスプレニルトランスフェラーゼです。光活性化官能化基質類似体は、シスおよびトランスプレニルトランスフェラーゼなどのイソプレノイド酸化酵素を特定するために成功裏に使用されており、ゴムトランスフェラーゼにおけるアリルピオロスリン酸分子のイニシエーター結合は、これらのシステムと同様の特徴を持っています。この論文では、一連のベンゾフェノン修飾イニシエーター類似体が、フィカス弾性、ヘヴェアブラシリエンシス、およびパルテニウムargentatumの酵素活性洗浄ゴム粒子でin vitroでゴム生合成を正常に開始することが示されました。3種すべてからのゴムトランスフェラーゼは、ファルネシルピロリン酸で最も効率的にゴム生合成を開始しました。しかし、ゴムトランスフェラーゼは、対応するGPPまたはDMAPPよりもエーテルリンケージを伴うベンゾフェノンゲラニルピロリン酸（BZ-GPP）およびジメチルアリルピロリン酸（BZ-DMAPP）類似体に対してより高い親和性を示しました。対照的に、エステルリンクBZ-DMAPP類似体は、DMAPPよりも効率的なイニシエーターでした。したがって、ゴム製生合成は、BZイテリアの分子のサイズと構造の両方に依存します。それにより、速度論的研究は、ゴムトランスフェラーゼのイニシエーター結合部位の共有結合光標識のための特定のプローブの選択を通知します。

Natural rubber, cis-1,4-polyisoprene, is a vital industrial material synthesized by plants via a side branch of the isoprenoid pathway by the enzyme rubber transferase. While the specific structure of this enzyme is not yet defined, based on activity it is probably a cis-prenyl transferase. Photoactive functionalized substrate analogues have been successfully used to identify isoprenoid-utilizing enzymes such as cis- and trans-prenyltransferases, and initiator binding of an allylic pyrophosphate molecule in rubber transferase has similar features to these systems. In this paper, a series of benzophenone-modified initiator analogues were shown to successfully initiate rubber biosynthesis in vitro in enzymatically-active washed rubber particles from Ficus elastica, Heveabrasiliensis and Parthenium argentatum. Rubber transferases from all three species initiated rubber biosynthesis most efficiently with farnesyl pyrophosphate. However, rubber transferase had a higher affinity for benzophenone geranyl pyrophosphate (Bz-GPP) and dimethylallyl pyrophosphate (Bz-DMAPP) analogues with ether-linkages than the corresponding GPP or DMAPP. In contrast, ester-linked Bz-DMAPP analogues were less efficient initiators than DMAPP. Thus, rubber biosynthesis depends on both the size and the structure of Bz-initiator molecules. Kinetic studies thereby inform selection of specific probes for covalent photolabeling of the initiator binding site of rubber transferase.