ユビン、好気性ユビキノン生合成に関与する新規シャクターcapsulatus脱炭酸ヒドロキシラーゼ

ユビキノン（UQ）は、プロテオバクテリアおよび真核生物の呼吸器および光合成電子移動鎖で機能する親油性電子キャリアです。細菌性UQ生合成は、ほとんどの細菌性UQバイオソニック酵素が確認されているGammaproteobacterium escherichia coliでよく研究されています。ただし、これらの酵素は、UQを含む細菌の間で常に保存されているわけではありません。特に、アルファプロテオバクテリアのUQ生合成経路には、不明な特徴を備えた多くの特徴的なステップが含まれています。この作業では、アルファプロテオバクテリウムであるrhodobacter capsulatusで新しい脱炭酸ヒドロキシラーゼを特定し、ウビンと命名しました。驚くべきことに、ウビン配列は、従来のフラビン含有UQバイオシンセティックモノオキシゲナーゼよりもサリチル酸ヒドロキシラーゼに似ています。好気性条件下では、R。papsulatusΔubin変異細胞は、UQバイオソシンテティック中間体である3-デカプレニルフェノールを蓄積します。さらに、UQバイオソシックデカルボキシラーゼユビッドの基質である3-デカプレニル-4-ヒドロキシベンゾ酸も、有酸素条件下でΔubin細胞に蓄積します。R. capsulatusΔubid-X二重変異株（Ubixは、ubidに必要なプレニル化FMNを生成する）を好気性条件下で野生型株として成長することを考慮すると、これらの結果は、ユビンが好気性脱炭酸塩酸化材酸化水素化の3-レコア型乳酸触媒を触媒することを示しています。ヒドロキシベンゾ酸。これは、ユビキノン生合成における脱炭酸ヒドロキシル化の関与の最初の例です。この発見は、C1ヒドロキシル化反応が、少なくともR. capsulatusでは、UQ生合成に関与する3つのヒドロキシル化ステップの最初のステップであることを示唆しています。C5ヒドロキシル化反応は、しばしば細菌性UQ生合成における最初のヒドロキシル化ステップであると考えられていますが、R。papsulatus経路は哺乳類で見られるものよりも類似しているようです。

Ubiquinone (UQ) is a lipophilic electron carrier that functions in the respiratory and photosynthetic electron transfer chains of proteobacteria and eukaryotes. Bacterial UQ biosynthesis is well studied in the gammaproteobacterium Escherichia coli, in which most bacterial UQ-biosynthetic enzymes have been identified. However, these enzymes are not always conserved among UQ-containing bacteria. In particular, the alphaproteobacterial UQ biosynthesis pathways contain many uncharacterized steps with unknown features. In this work, we identified in the alphaproteobacterium Rhodobacter capsulatus a new decarboxylative hydroxylase and named it UbiN. Remarkably, the UbiN sequence is more similar to a salicylate hydroxylase than the conventional flavin-containing UQ-biosynthetic monooxygenases. Under aerobic conditions, R. capsulatus ΔubiN mutant cells accumulate 3-decaprenylphenol, which is a UQ-biosynthetic intermediate. In addition, 3-decaprenyl-4-hydroxybenzoic acid, which is the substrate of UQ-biosynthetic decarboxylase UbiD, also accumulates in ΔubiN cells under aerobic conditions. Considering that the R. capsulatus ΔubiD-X double mutant strain (UbiX produces a prenylated FMN required for UbiD) grows as a wild-type strain under aerobic conditions, these results indicate that UbiN catalyzes the aerobic decarboxylative hydroxylation of 3-decaprenyl-4-hydroxybenzoic acid. This is the first example of the involvement of decarboxylative hydroxylation in ubiquinone biosynthesis. This finding suggests that the C1 hydroxylation reaction is, at least in R. capsulatus, the first step among the three hydroxylation steps involved in UQ biosynthesis. Although the C5 hydroxylation reaction is often considered to be the first hydroxylation step in bacterial UQ biosynthesis, it appears that the R. capsulatus pathway is more similar to that found in mammalians.