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| グルタミン酸合成酵素は、L-グルタミンを窒素源として、2-オキソグルタル酸からL-グルタミン酸への変換を触媒する。全てのグルタミン酸合成酵素は、鉄-硫黄クラスターとFMNを含む鉄-硫黄フラボ蛋白質である。グルタミン酸合成の3つのクラスは、その配列と生化学的性質に基づいて分類される。この酵素には3つのクラスがあるとはいえ、最初にFMNを還元するものが異なるだけで、すべて同じメカニズムで作動すると考えられている。1つはグルタミンの加水分解（グルタミン酸とアンモニアを形成）により、もう1つは最初の反応から生じたアンモニアが2-オキソグルタル酸を攻撃することにより、FMNによってグルタミン酸に還元される。 | | グルタミン酸合成酵素は、L-グルタミンを窒素源として、2-オキソグルタル酸からL-グルタミン酸への変換を触媒する。全てのグルタミン酸合成酵素は、鉄-硫黄クラスターとFMNを含む鉄-硫黄フラボ蛋白質である。グルタミン酸合成の3つのクラスは、その配列と生化学的性質に基づいて分類される。この酵素には3つのクラスがあるとはいえ、最初にFMNを還元するものが異なるだけで、すべて同じメカニズムで作動すると考えられている。1つはグルタミンの加水分解（グルタミン酸とアンモニアを形成）により、もう1つは最初の反応から生じたアンモニアが2-オキソグルタル酸を攻撃することにより、FMNによってグルタミン酸に還元される。 |
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| <div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr"> | | <span id="Clinical_significance"></span> |
| == Clinical significance == | | == 臨床的意義 == |
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| | {{Anchor|Clinical significance}} |
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| <div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr"> | | <span id="Flavoprotein-related_diseases"></span> |
| === Flavoprotein-related diseases === | | === フラボタンパク質関連疾患 === |
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| | [[flavoprotein/ja|フラボタンパク質]]の重要性から、ヒトのフラボタンパク質の約60％が変異するとヒトの病気を引き起こすことは当然である。場合によっては、FADまたはFMNに対する[[ligand (biochemistry)/ja#Receptor/ligand binding affinity|親和性]]が低下するため、リボフラビンの過剰摂取が[[Glutaric acidemia type 2/ja|多重アシル-CoAデヒドロゲナーゼ欠損症]]のような疾患症状を軽減することがある。さらに、リボフラビン欠乏症そのもの（およびその結果生じるFADとFMNの欠乏）が健康問題を引き起こすこともある。例えば、[[Amyotrophic lateral sclerosis/ja|ALS]]患者では、FAD合成のレベルが低下している。これらの経路はどちらも、発育や胃腸の異常、誤った[[Fatty acid metabolism/ja|脂肪分解]]、[[anemia/ja|貧血]]、神経学的問題、[[cancer/ja|癌]]や[[Cardiovascular disease/ja|心臓病]]、[[偏頭痛]]、視力の悪化、皮膚病変など、さまざまな症状を引き起こす。そのため製薬業界は、特定の場合に食事を補うためにリボフラビンを製造している。 2008年、リボフラビンの世界的ニーズは年間6,000トンで、生産能力は10,000トンであった。この1億5,000万ドルから5億ドルの市場は、医療用途だけでなく、農業分野では動物性食品の補助食品として、また[[Food coloring/ja|食用色素]]としても使用されている。 |
| Due to the importance of [[flavoprotein]]s, it is unsurprising that approximately 60% of human flavoproteins cause human disease when mutated. In some cases, this is due to a decreased [[ligand (biochemistry)#Receptor/ligand binding affinity|affinity]] for FAD or FMN and so excess riboflavin intake may lessen disease symptoms, such as for [[Glutaric acidemia type 2|multiple acyl-CoA dehydrogenase deficiency]]. In addition, riboflavin deficiency itself (and the resulting lack of FAD and FMN) can cause health issues. For example, in [[Amyotrophic lateral sclerosis|ALS]] patients, there are decreased levels of FAD synthesis. Both of these paths can result in a variety of symptoms, including developmental or gastrointestinal abnormalities, faulty [[Fatty acid metabolism|fat break-down]], [[anemia]], neurological problems, [[cancer]] or [[Cardiovascular disease|heart disease]], [[migraine]], worsened vision and skin lesions. The pharmaceutical industry therefore produces riboflavin to supplement diet in certain cases. In 2008, the global need for riboflavin was 6,000 tons per year, with production capacity of 10,000 tons. This $150 to 500 million market is not only for medical applications, but is also used as a supplement to animal food in the agricultural industry and as a [[Food coloring|food colorant]].
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| <div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr"> | | <span id="Drug_design"></span> |
| === Drug design === | | === 薬物デザイン === |
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| | 一般的な抗生物質に対する耐性菌が増加する中、抗細菌医薬品の新たな[[drug design/ja|デザイン]]は科学研究において引き続き重要である。 FADを使用する特定の代謝タンパク質（[[succinate dehydrogenase/ja|複合体II]]）は細菌の病原性に不可欠であるため、FAD合成を標的にしたり、FADアナログを作ったりすることは有用な研究分野となりうる。すでに科学者たちは、FADが結合すると通常とる2つの構造を決定している。1つは伸長したコンフォメーション、もう1つはバタフライコンフォメーションで、このコンフォメーションでは分子が実質的に半分に折れ曲がり、アデニン環とイソアロキサジン環が積み重なる。 同様の方法で結合できるが、タンパク質の機能を阻害しないFAD模倣体は、細菌感染を阻害する有用なメカニズムとなりうる。ヒトと細菌のFAD合成は非常に異なる酵素に依存しているため、細菌のFAD合成酵素を標的にした薬物がヒトのFAD合成酵素を阻害する可能性は低い。 |
| New [[drug design|design]] of anti-bacterial medications is of continuing importance in scientific research as bacterial antibiotic resistance to common antibiotics increases. A specific metabolic protein that uses FAD ([[succinate dehydrogenase|Complex II]]) is vital for bacterial virulence, and so targeting FAD synthesis or creating FAD analogs could be a useful area of investigation. Already, scientists have determined the two structures FAD usually assumes once bound: either an extended or a butterfly conformation, in which the molecule essentially folds in half, resulting in the stacking of the adenine and isoalloxazine rings. FAD imitators that are able to bind in a similar manner but do not permit protein function could be useful mechanisms of inhibiting bacterial infection. Alternatively, drugs blocking FAD synthesis could achieve the same goal; this is especially intriguing because human and bacterial FAD synthesis relies on very different enzymes, meaning that a drug made to target bacterial FAD synthase would be unlikely to interfere with the human FAD synthase enzymes.
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| | === 光遺伝学 === |
| === Optogenetics ===
| | [[Optogenetics/ja|オプトジェネティクス]]は、非侵襲的な方法で生物学的事象を制御することを可能にする。 この分野は近年、青色光利用FADドメイン（BLUF）のような光感受性を引き起こすものを含む、多くの新しいツールによって進歩している。 BLUFは植物やバクテリアの光受容体に由来する100から140[[amino acid/ja|アミノ酸]]の配列をコードしている。他の[[photoreceptor protein/ja|光受容体]]と同様に、光はBLUFドメインの構造変化を引き起こし、その結果、下流の相互作用が阻害される。現在の研究では、BLUFドメインが付加されたタンパク質と、様々な外部因子がタンパク質にどのような影響を与えるかを調べている。 |
| [[Optogenetics]] allows control of biological events in a non-invasive manner. The field has advanced in recent years with a number of new tools, including those to trigger light sensitivity, such as the Blue-Light-Utilizing FAD domains (BLUF). BLUFs encode a 100 to 140 [[amino acid]] sequence that was derived from photoreceptors in plants and bacteria. Similar to other [[photoreceptor protein|photoreceptors]], the light causes structural changes in the BLUF domain that results in disruption of downstream interactions. Current research investigates proteins with the appended BLUF domain and how different external factors can impact the proteins. | |
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| <span id="Treatment_monitoring"></span> | | <span id="Treatment_monitoring"></span> |