ヒドロキシメチルビラン

ヒドロキシメチルビラン（プレウロポルフィリノーゲン）

ヒドロキシメチルビランは、別名プレウロポルフィリノーゲンとも呼ばれ、ヘムなどの重要な生体分子の構成要素であるポルフィリン類の生合成経路における重要な中間体の一つです。この物質は、ポルフィリン生合成経路の初期段階、具体的には第三段階において合成されます。前駆体であるポルフォビリノーゲンという分子が、ポルフォビリノーゲン脱アミノ酵素（別名：ヒドロキシメチルビラン合成酵素）という酵素の作用を受けることによって、四つのピロール環が直線状に結合したヒドロキシメチルビランが生成されます。

ヒドロキシメチルビランは、次の代謝段階へと進むための基質となりますが、ここでポルフィリン生合成経路は重要な分岐点を迎えます。この分岐点での運命を決定するのが、ウロポルフィリノーゲンIIIシンターゼという酵素の存在と機能です。

ウロポルフィリノーゲンIIIシンターゼが正常に機能している場合、この酵素はヒドロキシメチルビランに対して特異的な作用を及ぼします。ヒドロキシメチルビランは四つのピロール環が連なった構造をしていますが、環状のポルフィリン骨格を形成する際には、これらのピロール環が結合して閉じる必要があります。ウロポルフィリノーゲンIIIシンターゼは、この環化反応が起こる直前に、ヒドロキシメチルビランの末端にあるピロール環の一つを反転させるという精密な rearrangement（再配置）反応を触媒します。この酵素的な反転操作を経てから環化することにより、生体内で生理機能を持つ正しい構造を持つウロポルフィリノーゲンIIIが合成されます。ウロポルフィリノーゲンIIIは、その後の代謝段階を経て、ヘムやクロロフィルなどの最終産物へと導かれる前駆体となります。

一方、遺伝的な要因などによりウロポルフィリノーゲンIIIシンターゼが機能しない場合、酵素による末端ピロール環の反転反応は起こりません。この状態では、ヒドロキシメチルビランは酵素の触媒なしに、自発的に環化反応を起こしてしまいます。酵素の制御を受けない非酵素的な環化では、ピロール環は反転せずに直線状に並んだまま閉環します。この結果生成されるのは、ウロポルフィリノーゲンIIIとは構造が異なる異性体、ウロポルフィリノーゲンIです。ウロポルフィリノーゲンIは、ピロール環が整然と並んだ風車のような構造とも表現されます。

異常代謝産物であるウロポルフィリノーゲンIは、ウロポルフィリノーゲン脱炭酸酵素によってコプロポルフィリノーゲンIに変換されることがあります。しかし、このコプロポルフィリノーゲンIは、その後のポルフィリン生合成経路を進行させる酵素であるコプロポルフィリノーゲン酸化酵素の基質として認識されません。したがって、ウロポルフィリノーゲンIを起点とする経路では、ヘム合成に必要なプロトポルフィリンまで到達することができません。これらの異常な代謝産物は体内に蓄積しやすくなります。

特に、ヒドロキシメチルビランが正常に合成された後にウロポルフィリノーゲンIIIシンターゼの機能が失われているようなヘム合成経路の遺伝的欠陥がある場合、蓄積した異常ポルフィリン前駆体が原因で、皮膚が光に対して異常な感受性を示す光過敏症といった症状を引き起こすことが一般的です。これは先天性ポルフィリン症の一部で見られる病態です。このように、ヒドロキシメチルビランは、正常なポルフィリン合成と、それが障害された場合の病態の理解において重要な位置を占める物質です。

もう一度検索