大腸菌のロダネーゼの特性

20,000未満の分子量のローダネーゼ酵素が大腸菌から精製されています。酵素は、標準的なアッセイ混合物に細胞全体を添加すると、基質にアクセスできます。このローダネーゼには、球状タンパク質の場合、17aのストークス半径が17aです。おそらく不活性二量体であるポリマー形態へのオート酸化を受けます。酸化により不活性化された酵素は、ミリモル濃度のシステインによって再活性化できます。定常状態の初期速度測定は、酵素が共有結合酵素硫黄中間体の形成を伴う二重変位メカニズムによってスルファン硫黄の移動を触媒することを示しています。チオ硫酸塩をドナー基質として、シアン化イオンを硫黄受容体としての酵素触媒反応の代謝回転数は260 S-1です。この値は、分子量の2倍以上の以前に特徴付けられたウシ肝酵素について測定された触媒効率の60％に対応しています。さらに、KMCNは24 mmで、ウシ酵素で以前に観察された値よりも2桁高くなっています。化学的不活性化研究からの証拠は、酵素活性に不可欠なスルフヒドリル基を暗示しています。このグループは、義務的な酵素硫黄中間体における基質硫黄結合部位であることが提案されています。さらに、ドナーチオ硫酸塩の結合に重要なカチオン部位は、陰イオン阻害研究から暫定的に特定されています。代替アクセプター基質の試験は、生理学的ジチオールであるジヒドロリポエートが、酵素結合硫黄のシアン化物イオンよりも効率的な受容体であることを示しています。おそらくより大きな生理学的意義のうち、酵素が鉄硫黄中心の形成を触媒することがわかっています。他の研究は、大腸菌のローダネーゼが異化した抑制の対象であり、好気性エネルギー代謝における酵素の生理学的役割を示唆していることを示しています。

A rhodanese enzyme of less than 20,000 molecular weight has been purified from Escherichia coli. The enzyme is accessible to substrates upon addition of whole cells to standard assay mixtures. This rhodanese has a Stokes radius of 17 A which for a globular protein corresponds to a molecular weight close to 14,000. It undergoes autoxidation to a polymeric form which is probably an inert dimer. Enzyme inactivated by oxidation can be reactivated by millimolar concentrations of cysteine. Steady-state initial velocity measurements indicate that the enzyme catalyzes the transfer of sulfane sulfur by way of a double displacement mechanism with formation of a covalent enzyme-sulfur intermediate. The turnover number for the enzyme-catalyzed reaction, with thiosulfate as donor substrate and cyanide ion as the sulfur acceptor, is 260 s-1. This value corresponds to a catalytic efficiency 60% of that measured for a previously characterized bovine liver enzyme of more than twice the molecular weight. Furthermore, KmCN is 24 mM which is 2 orders of magnitude higher than the value observed previously for the bovine enzyme. Evidence from chemical inactivation studies implicates an essential sulfhydryl group in the enzyme activity. It is proposed that this group is the site of substrate-sulfur binding in the obligatory enzyme-sulfur intermediate. Furthermore, a cationic site important for binding of the donor thiosulfate is tentatively identified from anion inhibition studies. Tests of alternate acceptor substrates indicate that the physiological dithiol, dihydrolipoate, is a more efficient acceptor than cyanide ion for the enzyme-bound sulfur. Of possibly greater physiological significance, it has been found that the enzyme catalyzes the formation of iron-sulfur centers. Other work indicates the E. coli rhodanese is subject to catabolite repression and suggests a physiological role for the enzyme in aerobic energy metabolism.