機能的な単核モリブデン酵素：分子クローニング、発現、および単離における挑戦と勝利

Functional mononuclear molybdenum enzymes: challenges and triumphs in molecular cloning, expression, and isolation.

• Breeanna Mintmier
• Samih Nassif
• John F Stolz
• Partha Basu

抄録

単核モリブデン酵素は、窒素、炭素、ヒ素、硫黄の循環に不可欠な様々な反応を触媒します。これらの重要な酵素の構造と機能については、数十年にわたり研究が進められており、この膨大な酵素群とその化学反応の基礎的な知見が得られています。したがって、このファミリーの生化学的能力を探求するためには、豊富な量の活性酵素を得ることが必要である。このミニレビューでは、単核モリブデン酵素を過剰発現させるための方法を、プロセスで遭遇した課題の文脈でまとめています。モリブデン補酵素の合成と組み込み、発現条件の最適化、活性対不活性酵素の分離の改善、追加の補酵素基の組み込み、およびレドックス酵素成熟タンパク質シャペロンの組み込みのための効果的な方法は、現在のモリブデン酵素の文献に関連して議論されています。この記事では、基礎となるパターンと潜在的な将来の方向性を提供する異種および相同発現研究をまとめています。

Mononuclear molybdenum enzymes catalyze a variety of reactions that are essential in the cycling of nitrogen, carbon, arsenic, and sulfur. For decades, the structure and function of these crucial enzymes have been investigated to develop a fundamental knowledge for this vast family of enzymes and the chemistries they carry out. Therefore, obtaining abundant quantities of active enzyme is necessary for exploring this family's biochemical capability. This mini-review summarizes the methods for overexpressing mononuclear molybdenum enzymes in the context of the challenges encountered in the process. Effective methods for molybdenum cofactor synthesis and incorporation, optimization of expression conditions, improving isolation of active vs. inactive enzyme, incorporation of additional prosthetic groups, and inclusion of redox enzyme maturation protein chaperones are discussed in relation to the current molybdenum enzyme literature. This article summarizes the heterologous and homologous expression studies providing underlying patterns and potential future directions.