偽酵素の分類、進化、およびシグナル伝達の新しい概念

Sci. Signal. 13 Aug 2019:
Vol. 12, Issue 594, eaat9797
DOI: 10.1126/scisignal.aat9797

António J. M. Ribeiro¹, Sayoni Das², Natalie Dawson², Rossana Zaru¹, Sandra Orchard¹, Janet M. Thornton¹, Christine Orengo², Elton Zeqiraj³, James M. Murphy^4,5, and Patrick A. Eyers^6,*

¹ European Molecular Biology Laboratory, European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI), Wellcome Genome Campus, Hinxton, Cambridge CB10 1SD, UK.
² Structural and Molecular Biology, University College London, Gower Street, London WC1E 6BT, UK.
³ Astbury Centre for Structural Molecular Biology, Molecular and Cellular Biology, Faculty of Biological Sciences, Astbury Building, Room 8.109, University of Leeds, Leeds LS2 9JT, UK.
⁴ Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research, 1G Royal Parade, Parkville, Victoria 3052, Australia.
⁵ Department of Medical Biology, University of Melbourne, Parkville, Victoria 3052, Australia.
⁶ Department of Biochemistry, Institute of Integrative Biology, University of Liverpool, Liverpool L69 7ZB, UK.

* Corresponding author. Email: patrick.eyers@liverpool.ac.uk

要約

21世紀は、生物学における偽酵素による調節機構の理解が爆発的に深まった時代である。偽酵素は、酵素ファミリーと配列相同性を持つが、他では保存されている触媒アミノ酸の変異により酵素活性を欠くことが証明または予測されるタンパク質である。最もよく研究されている偽酵素は、偽キナーゼであるが、押し寄せてくる無料で利用可能な情報データの山に実験的手法が追い付くにつれ、他のファミリーの例が急速に見つかっている。原核生物、古細菌、真核生物界の界横断的分析により、酵素ファミリーを構成するタンパク質の5〜10％が偽酵素であり、顕著な拡大および縮退が特定のシグナル伝達ニッチに関連しているように見えることが明らかになった。偽酵素は、標準型酵素をアロステリックに活性化でき、シグナル伝達複合体の集合とその局在化を制御する足場として機能でき、分子スイッチとして働き、基質または酵素の隔離を介してシグナル伝達ネットワークを調節しうる。偽酵素の分子分析は、それらが非触媒機能をどのように発揮するかに関する知識を急速に前進させ、集中的に研究された対応酵素の予期せぬ、以前は知られていなかった機能の発見を可能にしている。特に、さらなる調査により、いくつかの偽酵素は、先験的に予測できなかった未知の酵素活性を持つことがわかった。偽酵素は、低分子によって標的化および操作可能なため、さまざまな疾患の新たな治療標的（または介入を避ける必要がある場合は抗標的）となる。この分野での幅広いバイオインフォマティクスと細胞シグナル伝達手法をまとめる本総説では、偽酵素に基づく生物学の現在の理解に関連する知見を精選して紹介する。

Citation: A.J. M. Ribeiro, S. Das, N. Dawson, R. Zaru, S. Orchard, J. M. Thornton, C. Orengo, E. Zeqiraj, J. M. Murphy, P. A. Eyers, Emerging concepts in pseudoenzyme classification, evolution, and signaling. Sci. Signal. 12, eaat9797 (2019).