プロトポルフィリン誘導体研究に有用です プロトポルフィリン Ⅸ／Protoporphyrin Ⅸ

赤血球に含まれる必須タンパク質であるヘモグロビンは、全身の酸素輸送に関与しています。プロトポルフィリンⅨに鉄が取り込まれると、ヘモグロビンの機能成分であるヘムが形成され、効率的な酸素結合と放出が可能になります。また、可視光スペクトルの特定領域で光を強く吸収し、血液に特長的な赤色を与えます。
植物やある種の藻類では、プロトポルフィリンⅨは光合成に不可欠な緑色色素であるクロロフィルの前駆体になります。光エネルギーを捕捉し、光合成プロセスを通じて化学エネルギーに変換するクロロフィルの役割は、地球のエネルギーバランスの礎です。
さらに、プロトポルフィリンⅨは、一般にビタミンB12として知られているコバラミンの合成における前駆体として働きます。コバラミンは哺乳類と細菌の両方に必須の酵素補因子で、DNA合成、脂肪酸代謝および神経機能を含むさまざまな代謝機能に不可欠です。
このように、プロトポルフィリンⅨの産生に至る経路は生命を維持するために不可欠であり、さまざまな生物界にわたる広範な生理学的プロセスに影響を及ぼします。

プロトポルフィリンⅨは7段階で生合成されます。

1. プロトポルフィリンⅨ生合成の第一段階は、グリシンとスクシニルCoAを用いたδ-アミノレブリン酸シンターゼ（ALAS：δ-aminolevulinic acid synthase）²によるδ-アミノレブリン酸（ALA：δ-Aminolevulinic acid hydrochloride、#A167）生成過程を初発反応とします。また、ある生物では一連の酵素反応過程を経てグルタミン酸tRNAを経由してALAを合成^3～7します。
   
2. 第二段階では、アミノレブリン酸脱水酵素（ALAD：Aminolevulinate dehydratase）⁸によりALAの2分子を縮合し、ポルフォビリノーゲン（PBG：Porphobilinogen、#P226）を形成します。
   
3. 第三段階では、4分子のポルフォビリノーゲンを用いて、ポルフォビリノーゲンデアミナーゼ（PBGD：Porphobilinogen deaminase）⁹により不安定なヒドロキシメチルビラン（HMB：Hydroxymethylbilane）を形成します。
   
4. 第四段階では、ウロポルフィリノーゲンⅢシンターゼ（UROS：Uroporphyrinogen Ⅲ synthase）¹⁰の基質としてヒドロキシメチルビランを使用します。興味深いことに、ウロポルフィリノーゲンⅢシンターゼによりピロール環の1つに反転が起こりウロポルフィリノーゲンⅢを形成します。ウロポルフィリノーゲンⅢシンターゼが存在しない場合、ヒドロキシメチルビランは自発的にウロポルフィリノーゲンⅠ¹¹に環化します。
   
5. 第五段階は、ウロポルフィリノーゲンⅢデカルボキシラーゼ（UROD：Uroporphyrinogen Ⅲ decarboxylase）¹²により、脱炭酸し、4つの酢酸基側鎖のすべてがメチル基に変換され、コプロポルフィリノーゲンⅢ（Coproporphyrinogen Ⅲ）が生成します。
   
6. 第六段階はコプロポルフィリノーゲンⅢオキシダーゼ（CPO：Coproporphyrinogen oxidase）^{13, 14}によって触媒され、プロピオン酸側鎖の2つをビニル基に変換し、プロトポルフィリノーゲンⅨ（Protoporphyrinogen Ⅸ）を形成します。
   
7. 第七段階では、プロトポルフィリノーゲンオキシダーゼ（PPO：Protoporphyrinogen oxidase）^{15, 16}が酸化を媒介し、プロトポルフィリンⅨが生成されます。また、プロトポルフィリンⅨを起点に、ヘム、クロロフィル、コバラミンなど重要な生体分子が生合成されます。
   

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