トリオオスフリン酸イソメラーゼ - ホスホグリコロヒドロキサメート複合体の構造：反応経路上の中間体の類似体の類似体

解糖酵素トリオリン酸イソメラーゼ（TIM）は、3炭素糖ジヒドロキシアセトンリン酸（DHAP）およびD-グリセラルアルデヒド3リン酸（GAP）の相互変換を触媒とします。1.9-Aの解像度で、反応性中間類似体であるホスホグリコロヒドロキサメート（PGH）と複合したTIMの3次元構造を解決し、18％のRファクターに構造を改良しました。洗練された構造の分析により、アクティブサイト残基のジオメトリと、阻害剤との相互作用、および類推により基質が明らかになります。この構造は、Glu-165のカルボキシレートが炭素からプロトンを抽象化する酸塩基メカニズムと一致していますが、His-95はプロトンを酸素に寄付してエジオール（またはエディオレート）中間体を形成します。結合した基質の立体構造は、基質炭素からGlu-165のsyn軌道へのプロトン移動を促進します。結晶構造は、His-95が基底状態では陽イオンではなく中性であるため、通常のイミダゾリウムの代わりにイミダゾール酸として機能する必要があることを示唆しています。Lys-12は、水素結合および/または静電相互作用によって基質酸素を偏光するように配向しており、充電された遷移状態の安定化を提供します。ASN-10も同様の役割を果たす可能性があります。

The glycolytic enzyme triosephosphate isomerase (TIM) catalyzes the interconversion of the three-carbon sugars dihydroxyacetone phosphate (DHAP) and D-glyceraldehyde 3-phosphate (GAP) at a rate limited by the diffusion of substrate to the enzyme. We have solved the three-dimensional structure of TIM complexed with a reactive intermediate analogue, phosphoglycolohydroxamate (PGH), at 1.9-A resolution and have refined the structure to an R-factor of 18%. Analysis of the refined structure reveals the geometry of the active-site residues and the interactions they make with the inhibitor and, by analogy, the substrates. The structure is consistent with an acid-base mechanism in which the carboxylate of Glu-165 abstracts a proton from carbon while His-95 donates a proton to oxygen to form an enediol (or enediolate) intermediate. The conformation of the bound substrate stereoelectronically favors proton transfer from substrate carbon to the syn orbital of Glu-165. The crystal structure suggests that His-95 is neutral rather than cationic in the ground state and therefore would have to function as an imidazole acid instead of the usual imidazolium. Lys-12 is oriented so as to polarize the substrate oxygens by hydrogen bonding and/or electrostatic interaction, providing stabilization for the charged transition state. Asn-10 may play a similar role.