遺伝子とタンパク質の研究 オープンアクセス

抽象的な

微量栄養素モリブデン（VI）、（Mo6+）の生化学のいくつかの側面に関するミニレビュー

 ヤヒア・Z・ハマダ*、アラナ・アントワーヌ

このミニレビューでは、第 2 列遷移金属、微量栄養素、モリブデン (VI) (Mo6+) の生化学の最も重要な側面のいくつかに触れています。モリブデンは、金属の酸化状態 0 から最も酸化された形態の +6 まで、さまざまな酸化状態で金属錯体中に存在できます。現在まで、モリブデンはモリブデン酸アニオン [MoO4]2- として生体細胞に取り込まれると考えられています。現在のトピックをカバーしている文献のレビューは多くありません。Mo を含む酵素/タンパク質は合計で約 50 件あります。詳細な文献レビューに加えて、水性 Mo6+ と有機リガンドのリンゴ酸 (MA) の反応も紹介します。25°C の水溶液中、0.1 M イオン強度 (NaNO3) で Mo6+ と MA が反応すると、大量の水素イオン、つまりプロトン (H+) を放出する反応混合物を形成するようです。正確には 17 H+ です。水溶液中でのこのような複雑な金属イオンの複雑な挙動を考えると、この観察結果は驚くべきものではありません。このミニレビューは、米国ジョージア州アトランタのジョージア工科大学化学部の Mostafa El-Sayed 教授の 85 歳の誕生日を祝うために寄稿したものです。すべての微量栄養素の中で、モリブデンは非常にユニークな特性を持っています。モリブデンは、具体的な生物学的活性を持つ唯一の第 2 列遷移金属であり、さまざまな酸化状態 (0 から +6 の範囲) で存在し、少なくとも 4 ダースの酵素に必要な補因子です。特に水溶液中のモリブデンの生物学/生化学を念頭に置いて発表されたレビューやミニレビューの数は限られています。しかし、Hille らによる綿密で徹底的な 75 ページのレビューは、モリブデンの生化学の優れた参考資料であり、536 件の他のバイオモリブデン関連の研究論文が引用されています。ここで、このミニレビューの準備のために詳細な文献調査を実施し、次の 3 つの事実を発見しました。(1) Mo6+ と水溶液の反応を扱った研究論文はそれほど多くない。(2) モリブデンの化学は極めて複雑である。(3) 数十億年前、自然はモリブデンの生化学の独自性を理解していたが、科学者は最近になってようやくそれを認識した。ACS のすべての出版ドメインには合計 44 のジャーナルがあり、毎月何千もの研究論文とレビューを出版していることは注目に値します。少なくとも 4 ダースのモリブデン含有酵素やタンパク質 (モリブデン酵素) が知られています。その中でも、生物学と化学の読者の間で最もよく知られているのは窒素酸化物分解酵素です。ここでは、これらの既知のモリブデン酵素の例として、(1) 窒素酸化物分解酵素、(2) 硝酸還元酵素、(3) キサンチン酸化酵素またはキサンチン脱水素酵素、(4) ピリミジン酸化酵素/アルデヒド酸化酵素、(5) トリメチルアミン酸化還元酵素、(6) ギ酸脱水素酵素、(7) 一酸化炭素酸化還元酵素/一酸化炭素脱水素酵素、(8) ピリドキサール酸化酵素、(9) 亜硫酸酸化酵素を挙げます。(10) ビオチンスルホキシド還元酵素、(11) ジメチルスルホキシド還元酵素、および (12) テトラチオナイト還元酵素。表 1 にこれらの酵素をすべてまとめました。これらのモリブデン含有酵素の一部は、細菌 (特にシアノバクテリア)、真菌、酵母、植物、または哺乳類から単離されました。詳細については、参考文献 1 ～ 3 と、そこに記載されている 694 件の参考文献すべてを参照してください。この最新のミニレビューでは、モリブデン含有酵素「窒素固定酵素」について重点的に説明します。研究者によるモリブデン酵素の詳細かつ最も信頼できるレビューでは、クエン酸またはホモクエン酸の形態にかかわらず、モノヒドロキシルポリカルボキシレートの二座結合モードが結合の主なモードであると強調されています。ここで強調したいのは、形成された Mo6+ とリンゴ酸の錯体から、正味 17 個のプロトン当量が放出されたということである。これは、リンゴ酸が二座配位または三座配位で結合することによってのみ説明できる (この情報を提供する電位差滴定が欠けている)。式 (1) で示される平衡で与えられる化学量論は、示されている 2 つのモリブデン-リンゴ酸錯体、すなわち [MoO2(H-1MA)(OH)2]3- + [MoO2(H-1MA)2]4- の混合物の形成によってのみ説明できる。この 2 つの錯体の混合物から、正味 17 個の H+ が放出された。これら 2 つの錯体が、他の研究者によって特定されたものと一致していることは注目に値する。キーワード: 水溶液、モリブデン含有酵素、リンゴ酸、Mo6