RLCP: 酵素触媒機構分類データベース・チュートリアル（日本語）by 長野希美 EzCatDB

R L C P

酵素触媒機構の階層的分類

EzCatDB データベースについて

EzCatDBデータベースでは、酵素立体構造情報、文献情報などに基いて、酵素触媒機構を階層的に分類しています。各酵素エントリーには、酵素番号(EC number)、PDBエントリー、触媒部位、リガンド情報や文献情報、触媒機構に関する情報、他のデータベース(Swiss-prot, CATH, KEGG, PDBsum, & PubMed)へのリンクがはられています。

RLCP 分類について

触媒機構の階層的分類、RLCP: これは、上記のEzCatDBの一部で、触媒機構を４つの階層に分類するという新しい試みです。従来の酵素番号と異なり、蛋白質の情報、触媒反応機構に関する情報を取り入れています。
  • R: 基本反応（Basic Reaction）,
  • L: 触媒反応に関与するリガンドの部位（Ligand group involved in catalysis）,
  • C: 触媒機構の種類（Catalysis type）、
  • P: 蛋白質上の触媒残基／補酵素（Residues/cofactors located on Proteins）.
    "基本反応" は、加水分解、加リン酸分解、転移反応といった反応で、酵素番号の第１階層と相関があります。第２階層（L）は、リガンドの反応部位です。第３階層（C）では、補酵素、求核基、塩基、酸といった触媒基に関する情報やSN1反応、SN2反応といった求核反応の種類などを考慮して系統的に酵素触媒機構を分類しています。最下層（P）では、酵素の触媒部位を分類しています。
    また、このような酵素触媒機構の分類は、世界初、オンリー・ワンの試みです。

    関連文献・著作物

  • Nagano N., Nakayama N., Ikeda K., Fukuie M., Yokota K., Doi T., Kato T., Tomii K. (2015) "EzCatDB: the e nzyme reaction database, 2015 update." Nucleic Acids Research, 43, D453-458.
  • Nagano N., Noguchi T., Akiyama Y. (2007) "Systematic Comparison of Catalytic Mechanisms of Hydrolysis and Transfer Reactions Classified in the EzCatDB Database." PROTEINS: Structure, Function, and Bioinformatics. 66, 147-159.
  • Nozomi Nagano (2005) "EzCatDB" Nucleic Acids Research, Molecular Biology Database on-line compilation 2005, 6.1. Enzymes and Enzyme Nomenclature, 613.
  • Nozomi Nagano (2005) "EzCatDB: The Enzyme Catalytic-Mechanism Database." Nucleic Acids Research, 33, Database Issue, D407-D412.
  • 長野希美 「酵素触媒機構データベース EzCatDB」 バイオテクノロジージャーナル (2006) Vol.6, No.4,（７｜８月号） p.437-439 （羊土社）
  • 長野希美 「EzCatDB（酵素触媒機構データベースの開発）」CBRC News Letter No.9, p.3
  • 長野希美 「酵素触媒機構データベース:EzCatDB - 酵素触媒機構の理解から創薬へ」AIST today (2005) vol.5, No.3, p.37

    RLCP 分類と従来の酵素番号（Enzyme Commission (E.C.) numbers）との違いについて

    従来の酵素番号は、酵素の命名法であるのに対し、RLCP分類は、詳細な酵素触媒機構、立体構造、リガンドの反応部位に基いて、酵素触媒反応を分類しています。そのため、酵素によっては、複数の反応を触媒するので、一つのRLCPクラスのみでなく、複数のクラスに属することもあります。更に、酵素番号が、リガンド（基質、産物）の全体構造を考慮しているのに対し、RLCP分類では、反応部位しか考慮していません。その結果、RLCP分類の上の２階層のみが、酵素番号と相関関係があります。

    "基本反応（Basic Reaction）"及び"リガンドの反応部位（Ligand group involved in catalysis）"の定義

  • 加水分解（Hydrolysis）: 共有結合（bond）を水分子を使って、切断する反応です。リガンドの反応部位は、切断される共有結合です。
  • 加リン酸分解（Phosphorolysis）: 共有結合をリン酸分子を使って、切断する反応です。リガンドの反応部位は、切断される共有結合です。
  • Transfer: "転移基（transferred group）"を"脱離基（leaving group）"から"受容基（acceptor group）"に移す反応です。リガンドの反応部位は、"転移基（transferred group）"と"受容基（acceptor group）"です。
  • 付加的二重結合変形（Additive double-bond deformation）: "付加基（added group）"を二重結合を持つ"不飽和基（unsaturated group）"に付加し、"不飽和基"内の二重結合を単結合に変形する反応です。リガンドの反応部位は、"付加基（added group）"と "不飽和基（unsaturated group）"です。この反応は、下記の「脱離的二重結合形成（Eliminative double-bond formation）」の逆反応です。
  • 脱離的二重結合形成（Eliminative double-bond formation）: "被脱離基（eliminated group）"を "脱離基（leaving group）"から切断し、"脱離基（leaving group）"内に二重結合を形成する反応です。リガンドの反応部位は、"被脱離基（eliminated group）"と "脱離基（leaving group）"です。
  • 二重結合原子交換（Exchange of double-bonded atoms）: 二重結合した原子を置き換える反応です。この反応には、カルボニル基からのSchiff塩基の形成やその逆反応などが含まれます。リガンドの反応部位は、"置換基（substituted group）"と"脱離基（leaving group）"です。
  • 異性化（二重結合・位置のシフト）（Isomerization; shift of double-bond position）: 二重結合の位置を移す反応です。この反応には、反応部位として、初期状態、最終状態の化学構造をアノテーションしています。
    科学技術振興機構（JST）さきがけ（PRESTO）による助成：（2001年12月 〜 2004年1月）
    独立行政法人日本学術振興会（JSPS）科学研究費補助金、研究成果公開促進費による助成：（2005年4月 〜 2006年3月）
    科学技術振興機構（JST）バイオインフォマティクス推進事業（BIRD）による助成：（2005年9月 〜2008年9月）
    科学技術振興機構（JST）バイオインフォマティクス推進事業（BIRD）による助成：（2007年10月 〜2010年9月）
    独立行政法人日本学術振興会（JSPS）科学研究費補助金、研究成果公開促進費による助成：（2011年4月 〜 2012年3月）
    独立行政法人日本学術振興会（JSPS）科学研究費補助金、研究成果公開促進費による助成：（2012年4月 〜 2013年3月）
    経済産業省(METI)による「革新的バイオマテリアル実現のための高機能化ゲノムデザイン技術開発」研究委託: (2012年10月 〜2016年3月)
    NEDOによる助成： (2016年4月 〜)
    Copyright: Nozomi Nagano: 長野 希美, 科学技術振興機構（JST） & 産業技術総合研究所（AIST）
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