フラボドキシン

フラボドキシンは、50年以上前にシアノバクテリアやクロストリジウムから発見された。^[4]これらのタンパク質は、嫌気環境での選択圧により進化したと考えられている。太古の嫌気環境では、酸化還元タンパク質として利用可能であったのは、鉄を補因子とするフェレドキシンのみであった。しかし、シアノバクテリアによって酸素が放出され、環境中に酸素が存在するようになると、海洋中に豊富にあった鉄イオンは酸化鉄として沈殿し、鉄依存性であると同時に酸化に弱いフェレドキシンの利用が難しくなった。一方、フラボドキシンは形質が正反対で、酸化に強く鉄を必要としない。そのため、しばらくの間はフラボドキシンが主要な酸化還元タンパク質であったと考えられている。しかし現在では、フェレドキシンとフラボドキシンが同じゲノムに存在する場合、フェレドキシンは依然として利用されており、鉄濃度が制限された条件下ではフラボドキシンが誘導される。^[5]

フラボドキシンには3つの形態がある： 酸化型（OX）セミキノン（SQ）およびヒドロキノン（HQ）である。比較的小さいタンパク質だが（Mw=15-22kDa）^[6]、フラボドキシンは「長鎖」と「短鎖」に分類される。短鎖フラボドキシンは140から180アミノ酸残基を含み、^[4]長鎖フラボドキシンは最後のβ鎖に20アミノ酸が挿入されている。これらの残基はループを形成し、FMNの結合親和性を高めるだけでなく、中間体形成を助けるために使われる可能性がある。しかし、ループの真の機能が何であるかはまだ定かではない。さらに、FMNはフラボドキシンと非共有結合しており、電子を伝達する働きをしている。^[4][5]

ヘリコバクター・ピロリ(Hp)は、ヒトの胃に最も多く存在する病原菌で、ピルビン酸脱炭酸に不可欠なPOR(ピルビン酸酸化還元酵素複合体)にフラボドキシンを必要とする。^[7]ほとんどのフラボドキシンはFMNの近くにトリプトファンなどの強い疎水性残基を持つが、Hpはその代わりにアラニン残基を持つため、溶質が入り込むポケットを形成することができる。現在、Hp感染症を治療する目的で、安全性の高いHp特異的なフラボドキシン阻害剤を開発する研究が行われている。^[8]