植物KCS6-CER2複合体による超長鎖脂肪酸伸長機構を解明 (Study Reveals How Plant KCS6-CER2 Complex Drives VLCFA Elongation)

ad

2026-07-21 中国科学院(CAS)

中国科学院広州生物医薬・健康研究院(GIBH)を中心とする研究チームは、植物特異的なKCS6-CER2酵素複合体が超長鎖脂肪酸(VLCFA)を合成する分子機構を解明し、これまで知られていなかったアシルCoA結合空間を発見した。VLCFAは細胞膜脂質やクチクラワックス、スベリンの主要成分であり、水分蒸散の抑制や病原体防御など、植物の陸上環境への適応に不可欠である。研究では、初期の維管束植物であるイワヒバ(Selaginella moellendorffii)をモデルとし、クライオ電子顕微鏡(cryo-EM)によりKCS6-CER2複合体の反応過程を構造レベルで初めて完全再構築した。さらに、触媒トンネル近傍に新たなアシルCoA結合空間を発見し、これが連続的な超長鎖脂肪酸合成に不可欠であることを示した。比較構造解析と系統解析から、この触媒機構と構造は維管束植物に広く保存されており、植物の陸上進出初期に獲得され、その後も維持されてきたことが示唆された。本成果は、植物進化の理解に加え、医薬品、化粧品、潤滑剤などの再生可能バイオ資源生産への応用も期待される。

植物KCS6-CER2複合体による超長鎖脂肪酸伸長機構を解明 (Study Reveals How Plant KCS6-CER2 Complex Drives VLCFA Elongation)
Schematic illustration of the molecular mechanism by which the KCS6-CER2 enzyme complex catalyzes VLCFA elongation in plants. (Image by GIBH)

<関連情報>

植物特異的KCS6-CER2複合体の構造解析により、超長鎖脂肪酸の伸長機構が明らかになった Structural snapshots of plant-specific KCS6-CER2 complex reveal the elongation mechanism of very-long-chain fatty acids

Yang Wang ∙ Haiyan Wang ∙ Xianpeng Yang ∙ … ∙ Youwei Xu ∙ Qianmin Wang ∙ Yunjiang Cheng
Molecular Plant  Published:July 9, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.molp.2026.07.007

Abstract

Very-long-chain fatty acids (VLCFAs) are essential building blocks for sphingolipids, phospholipids, triacylglycerols, suberin, and cuticular waxes, all of which play crucial roles in plant development and environmental adaptation. The elongation of VLCFAs is governed by plant-specific β-ketoacyl-CoA synthase (KCS) enzymes and ECERIFERUM2 (CER2) family proteins. However, the structural catalytic mechanisms underlying VLCFA elongation remain poorly understood. Here, we present structural snapshots of the KCS6-CER2 complex from the evolutionarily representative land vascular plant Selaginella moellendorffii in multiple elongation reaction states. These structures delineate how the acyl chain of the substrate C22:0 acyl-CoA (behenoyl-CoA), the two-carbon donor malonyl-CoA, and the product C24:0 β-ketoacyl-CoA (3-oxo-lignoceroyl-CoA) sequentially engage the subtrate binding channel of the KCS6-CER2 complex on the cytosolic side of the ER membrane. We further identify a previously unrecognized side channel that accommodates an additional acyl-CoA molecule, indicating an unexpected structural feature for VLCFA biosynthesis. In addition, structural and biochemical analyses of the KCS6-CER2 complex reveal that CER2 acts as a structural cofactor, extending the hydrophobic subtrate binding channel of KCS6.Together, these findings uncover the molecular mechanism by which KCS6 and CER2 collaborate to drive chain-length-specific VLCFA elongation and provide a structural framework for understanding and engineering VLCFA elongation across the plant kingdom.

生物化学工学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました