炭素-フッ素（C-F）結合の切断は、その結合の安定性のために大きな課題です。しかし、いくつかのメタロ酵素はこの切断を触媒することができることが証明されています。本稿では、メタロ酵素によるC-F結合切断における切断（Cleavage）とは何か、その触媒メカニズム、そして環境汚染処理や創薬における意義について解説します。
有機フッ素化合物は、材料科学から医薬品、農業まで、多くの産業で広く使用されています。しかし、C-F結合の安定性は、一部のフルオロカーボン化合物、特にパーフルオロ化合物を深刻な環境問題の脅威にしています。これらの物質が土壌や地下水に蓄積すると、重大な汚染を引き起こし、人間の健康に影響を与えます。そのため、フッ素化合物の分解は大きな注目を集めており、C-F結合の活性化と切断の研究につながっています。
ヘム依存性デハロペルオキシダーゼ（DHP）、ヘム依存性チロシン水酸化酵素、チオラートヘム依存性チトクロムP450、そしていくつかの非ヘム酸素添加酵素を含む、いくつかのメタロ酵素がC-F結合を切断できることが示されています。海洋ワームの一種に見られるDHPは、トリハロフェノールを酸化し、パラ位（フッ素を含む）のハロゲンをハロゲン化物アニオンとして除去することができます。
ヘム依存性チロシン水酸化酵素は、L-チロシンをL-ジヒドロキシフェニルアラニン（DOPA）に水酸化することができます。この酵素はまた、3-フルオロチロシン中のC-F結合を切断し、DOPAとフッ化物を生成する能力も持っています。
チトクロムP450（CYP）は、脱ハロゲン化を含む多くの化学反応を触媒するモノオキシゲナーゼのスーパーファミリーです。CYPは、スニチニブやファミチニブなどの薬剤中の芳香族C-F結合を水酸化することができます。
非ヘム酸素添加酵素、例えば非ヘム鉄依存性チロシン水酸化酵素、2-オキソグルタル酸依存性プロリル水酸化酵素、Rieskeジオキシゲナーゼ、チオールジオキシゲナーゼもC-F結合切断を触媒することができます。
鉄依存性酵素に加えて、銅依存性ラッカーゼによって媒介されるシステムも、ラジカル機構を介してフッ化物を除去することができることが示されています。
要約すると、C-F結合は非常に安定していますが、いくつかのメタロ酵素は異なる触媒メカニズムを介してこの結合を切断することができます。この文脈における切断とは何かを理解すること、そしてこれらの酵素の作用メカニズムを理解することは、フッ素化合物による環境汚染の処理と新しい薬剤の開発における新しい道を切り開く可能性があります。これらの生体触媒システムのさらなる研究は、医学および環境修復において多くの潜在的な応用を約束します。
