カナマイシンキナーゼ
APH(3')に関する初期の研究は3'-ヒドロキシル基によるγ-リン酸の求核攻撃機構を支持していたが、より近年の研究は、APH(3')は解離機構(英語版)によるATPからアミノグリコシドへのγ-リン酸の転移を触媒することを示唆している。リン酸の転移には基質の脱プロトン化ではなく、メタリン酸(英語版)遷移状態の安定化が重要である。さらに、APH(3')にはATP結合後に酵素の活性部位を閉じるNPL(nucleotide positioning loop)と呼ばれる領域が存在し、この領域によって3'-ヒドロキシル基のリン酸化が促進される。中でもリン酸基の正確な配置に重要なのは、Ser27とMet26である。まず、Asn195とAsp208によって安定化された2つのマグネシウムイオンがATPの活性部位への結合を促進し、β-、γ-リン酸を正しい向きに配置する。その後NPLのコンフォメーションが変化し、Ser27とβ-リン酸の間で水素結合が形成される。基質の結合に伴ってAPH(3')にはさらなるコンフォメーション変化が生じ、Ser27の主鎖のアミドがβ-リン酸とγ-リン酸の整列を破壊し、γ-リン酸結合を弱める。Met26の主鎖のアミドはメタリン酸と水素結合を形成して遷移状態を安定化し、マグネシウムイオン(下図のMg1)がγ-リン酸結合を長くして壊すことで、ヒドロキシル基は効率的にリン酸化される。
この酵素はカナマイシンだけでなく、4,6-二置換アミノグリコシドの3'-ヒドロキシル基に対してリン酸基の付加を触媒するため、アミノグリコシド-3'-ホスホトランスフェラーゼ(aminoglycoside-3'-phosphotransferase、APH(3'))またはアミノグリコシドキナーゼ(aminoglycoside kinase)とも呼ばれる。APH(3')はさらに、3'-ヒドロキシル基が存在しない4,5-二置換アミノグリコシドに対しては5'-ヒドロキシル基のリン酸化を行い、3'-ヒドロキシル基、5'-ヒドロキシル基の双方を持つアミノグリコシドに対してはその双方のリン酸化を行う。アミノグリコシドは生物学的条件下で主に正に帯電しているため、負に帯電した核酸の主鎖に結合してタンパク質合成を阻害し、細菌の細胞成長を効果的に阻害する。APH(3')はアミノグリコシドにリン酸基を導入し、立体障害と静電的反発によって結合親和性を低下させることでアミノグリコシドの作用を効果的に阻害する。 APH(3')は、主に特定種のグラム陽性菌に存在する。