stringtranslate.com

Бутираткиназа

В энзимологии бутираткиназа ( КФ 2.7.2.7) — это фермент , катализирующий химическую реакцию

АДФ + бутирилфосфат АТФ + бутират

Таким образом, двумя субстратами этого фермента являются АДФ и бутирилфосфат , тогда как двумя его продуктами являются АТФ и бутират .

Этот фермент принадлежит к семейству трансфераз , в частности, тех, которые переносят фосфорсодержащие группы ( фосфотрансферазы ) с карбоксильной группой в качестве акцептора. Систематическое название этого класса ферментов — АТФ:бутаноат-1-фосфотрансфераза . Этот фермент участвует в метаболизме бутирата .

Этот фермент транскрибируется из гена buk , [1] [2], который является частью суперсемейства ASKHA. [3]

Механизм

Механизм действия бутираткиназы
АДФ + бутирилфосфат АТФ + бутират

Реакция выше является реакцией нуклеофильного замещения . Электронная пара от кислорода на АДФ атакует фосфор на бутирилфосфате, разрывая связь между фосфором и кислородом, создавая АТФ и бутират. Механизм толкания стрелки показан выше.

Реакция может также происходить в обратном направлении, как показано ниже, при определенных условиях ферментации. [4] [5]

АТФ + бутират АДФ + бутирилфосфат

Структура

По состоянию на 2015 год для этого класса ферментов были решены две структуры с кодами доступа PDB 1SAZ и 1X9J. Исследование, проведенное для решения 1SAZ, было отозвано в 2012 году из-за того, что данные были использованы без разрешения единственного хранителя. [6]

Исследователи исследования, которое произвело кристаллизацию 1X9J, предположили, что фермент был октомером, образованным из димеров. [3] Кристаллизованная форма имеет радиус 7,5 нм, что соответствует молекулярной массе 380 кДа. Поскольку мономер buk2 составляет около 43 кДа , считалось  , что сам фермент был либо октомером, либо нонамером . Исследователи предположили, что фермент был октомером, поскольку большинство белков в суперсемействе ASHKA образуют димеры.

Функция

Бутираткиназа активна в толстой кишке человека . [1] Для образования бутирата две молекулы ацетил-КоА объединяются и восстанавливаются, образуя бутирил-КоА . Затем бутирил-КоА преобразуется в бутират посредством двух реакций. Первая реакция преобразует бутирил-КоА в бутирилфосфат с помощью фермента фосфотрансбутирилазы. [2] Затем бутирил-фосфат преобразуется в бутират с помощью бутираткиназы и в процессе высвобождает АТФ. [7] [8]

Бутират играет важную роль в клетках, поскольку он влияет на клеточную пролиферацию , дифференциацию и апоптоз . [9] [10]

Из-за важной роли, которую бутират играет в клетках, важно, чтобы бутираткиназа функционировала правильно, что может быть достигнуто посредством регуляции фермента. Одно исследование ранее показало, что бутираткиназа не регулируется ее конечными продуктами или другими кислотами, такими как уксусная кислота, [11] , но необходимо провести больше исследований, чтобы более подробно прояснить регуляцию бутираткиназы.

Актуальность заболевания

Как указано в предыдущем разделе, бутират участвует во множестве клеточных функций. Из-за его участия в этих функциях предполагается, что бутират может действовать как защитный агент против рака толстой кишки и различных воспалительных заболеваний кишечника . [7] [9] [10] [12] Бутират играет ключевую роль в раке толстой кишки, переключая свою роль в отношении клеточной пролиферации и апоптоза в зависимости от состояния и условий клетки. [9] [10] Бутират также обладает противовоспалительным действием, уменьшая воспаление толстой кишки, такое как язвенный колит . [9] Одно исследование специально определило фактор транскрипции NF-kB как цель бутирата для уменьшения количества провоспалительных цитокинов. [7]

Ссылки

  1. ^ ab Louis P, Duncan SH, McCrae SI, Millar J, Jackson MS, Flint HJ (апрель 2004 г.). «Ограниченное распределение пути бутираткиназы среди бактерий, продуцирующих бутират, из толстой кишки человека». Журнал бактериологии . 186 (7): 2099–106. doi :10.1128/jb.186.7.2099-2106.2004. PMC 374397.  PMID 15028695  .
  2. ^ ab Walter KA, Nair RV, Cary JW, Bennett GN, Papoutsakis ET (ноябрь 1993 г.). "Последовательность и расположение двух генов пути синтеза бутирата Clostridium acetobutylicum ATCC 824". Gene . 134 (1): 107–11. doi :10.1016/0378-1119(93)90182-3. PMID  8244020.
  3. ^ ab Diao J, Cooper DR, Sanders DA, Hasson MS (июнь 2003 г.). «Кристаллизация бутираткиназы 2 из Thermotoga maritima, опосредованная диффузией паров уксусной кислоты». Acta Crystallographica D . 59 (Pt 6): 1100–2. doi :10.1107/s0907444903007832. PMID  12777787.
  4. ^ Wiesenborn DP, Rudolph FB, Papoutsakis ET (февраль 1989). «Фосфотрансбутирилаза из Clostridium acetobutylicum ATCC 824 и ее роль в ацидогенезе». Applied and Environmental Microbiology . 55 (2): 317–22. doi :10.1128/AEM.55.2.317-322.1989. PMC 184108. PMID 2719475  . 
  5. ^ Роджерс, П. (1986). «Генетика и биохимия Clostridium, имеющие отношение к развитию процессов ферментации». Advances in Applied Microbiology Volume 31. Vol. 31. pp. 1–60. doi :10.1016/s0065-2164(08)70438-6. ISBN 9780120026319. {{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
  6. ^ Diao, J.; Hasson, MS (июнь 2012 г.). «Ретракция. Кристаллическая структура бутираткиназы 2 из Thermotoga maritima, члена суперсемейства фосфотрансфераз ASKHA». Журнал бактериологии . 194 (11): 3033. doi :10.1128/jb.00549-12. PMC 3370641. PMID  22582386 . 
  7. ^ abc Pryde SE, Duncan SH, Hold GL, Stewart CS, Flint HJ (декабрь 2002 г.). «Микробиология образования бутирата в толстой кишке человека». FEMS Microbiology Letters . 217 (2): 133–9. doi : 10.1111/j.1574-6968.2002.tb11467.x . PMID  12480096.
  8. ^ Беннетт, Джордж; Рудольф, Фредерик (1995). «Центральный метаболический путь от ацетил-КоА до бутирил-КоА в Clostridium acetobutylicum». FEMS Microbiology Reviews . 17 (3): 241–249. doi : 10.1016/0168-6445(95)00011-Z .
  9. ^ abcd Wächtershäuser A, Stein J (август 2000 г.). «Обоснование люминального обеспечения бутиратом при кишечных заболеваниях». European Journal of Nutrition . 39 (4): 164–71. doi :10.1007/s003940070020. PMID  11079736. S2CID  43828892.
  10. ^ abc Sengupta S, Muir JG, Gibson PR (январь 2006 г.). «Защищает ли бутират от колоректального рака?». Журнал гастроэнтерологии и гепатологии . 21 (1 Pt 2): 209–18. doi : 10.1111/j.1440-1746.2006.04213.x . PMID  16460475. S2CID  7830703.
  11. ^ Ballongue, Jean; Amine, Jamel; Gay, Peptitdemange; Gay, Robert (июль 1986 г.). «Регулирование ацетаткиназы и бутираткиназы кислотами в Clostridium acetobutylicum». FEMS Microbiology Letters . 35 (2–3): 295–301. doi : 10.1111/j.1574-6968.1986.tb01546.x .
  12. ↑ Сеген Дж. П., Рейнгер де ла Блетьер Д., Буррей А., Лерэ В., Жервуа Н., Розалес С., Ферье Л., Бонне С., Блоттьер Х. М., Гальмиш Ж. П. (сентябрь 2000 г.). «Бутират подавляет воспалительные реакции посредством ингибирования NFkappaB: последствия болезни Крона». Гут . 47 (3): 397–403. дои :10.1136/gut.47.3.397. ПМК 1728045 . ПМИД  10940278. 

Дальнейшее чтение