Эноил-КоА-гидратаза (ЭКГ) или кротоназа [1] — это фермент EC 4.2.1.17, который гидратирует двойную связь между вторым и третьим атомами углерода на 2-транс/цис-еноил-КоА: [2]
ECH крыс представляет собой гексамерный белок (эта черта не является универсальной, но человеческий фермент также является гексамерным), что приводит к эффективности этого фермента, поскольку он имеет 6 активных участков. Было обнаружено, что этот фермент является высокоэффективным и позволяет людям очень быстро метаболизировать жирные кислоты в энергию. Фактически, этот фермент настолько эффективен, что скорость для короткоцепочечных жирных кислот эквивалентна скорости реакций, контролируемых диффузией . [3]
Метаболизм
Метаболизм жирных кислот
ECH катализирует второй этап (гидратацию) распада жирных кислот ( β-окисление ). [4] Метаболизм жирных кислот — это то, как организм человека превращает жиры в энергию. Жиры в пище обычно находятся в форме триглицеридов. Они должны быть расщеплены, чтобы жиры попали в организм человека. Когда это происходит, высвобождаются три жирные кислоты.
Метаболизм лейцина
Механизм
ECH используется в β-окислении для добавления гидроксильной группы и протона к ненасыщенному β-углероду на жирно-ацил-CoA. ECH функционирует, предоставляя два остатка глутамата в качестве каталитической кислоты и основания . Две аминокислоты удерживают молекулу воды на месте, позволяя ей атаковать в син-присоединении к α-β-ненасыщенному ацил-CoA на β-углероде. Затем α-углерод захватывает другой протон, что завершает образование бета-гидрокси-ацил-CoA.
Согласованная реакция.
Из экспериментальных данных также известно, что в активном центре нет других источников протонов . Это означает, что протон, который захватывает α-углерод, взят из воды, которая только что атаковала β-углерод. Это подразумевает, что гидроксильная группа и протон из воды оба добавляются с одной и той же стороны двойной связи , син-присоединение. Это позволяет ECH образовывать стереоизомер S из 2-транс-еноил-КоА и стереоизомер R из 2-цис-еноил-КоА. Это становится возможным благодаря двум остаткам глутамата , которые удерживают воду в положении, непосредственно примыкающем к ненасыщенной двойной связи α-β. Такая конфигурация требует, чтобы активный центр для ECH был чрезвычайно жестким, чтобы удерживать воду в очень специфической конфигурации по отношению к ацил-КоА. Данные о механизме этой реакции не позволяют сделать вывод о том, является ли эта реакция согласованной (показано на рисунке) или происходит в последовательных этапах. Если реакция происходит на последовательных этапах, промежуточный продукт идентичен тому, который образуется в результате реакции элиминирования E1cB . [8]
^ ab Allenbach, L; Poirier, Y (2000). «Анализ альтернативных путей β-окисления ненасыщенных жирных кислот с использованием трансгенных растений, синтезирующих полигидроксиалканоаты в пероксисомах». Физиология растений . 124 (3): 1159–1168. doi :10.1104/pp.124.3.1159. ISSN 0032-0889. PMC 59215. PMID 11080293 .
^ Engel CK, Kiema TR, Hiltunen JK, Wierenga RK (февраль 1998 г.). «Кристаллическая структура еноил-КоА-гидратазы в комплексе с октаноил-КоА выявляет структурные адаптации, необходимые для связывания длинноцепочечной молекулы жирной кислоты-КоА». Журнал молекулярной биологии . 275 (5): 847–59. doi :10.1006/jmbi.1997.1491. PMID 9480773.
^ ab Wilson JM, Fitschen PJ, Campbell B, Wilson GJ, Zanchi N, Taylor L, Wilborn C, Kalman DS, Stout JR, Hoffman JR, Ziegenfuss TN, Lopez HL, Kreider RB, Smith-Ryan AE, Antonio J (февраль 2013 г.). "Международное общество спортивного питания. Позиция: бета-гидрокси-бета-метилбутират (HMB)". Журнал Международного общества спортивного питания . 10 (1): 6. doi : 10.1186/1550-2783-10-6 . PMC 3568064. PMID 23374455 .
^ ab Zanchi NE, Gerlinger-Romero F, Guimarães-Ferreira L, de Siqueira Filho MA, Felitti V, Lira FS, Seelaender M, Lancha AH (апрель 2011 г.). «Добавки HMB: клинические и связанные с атлетическими показателями эффекты и механизмы действия». Аминокислоты . 40 (4): 1015–1025. doi :10.1007/s00726-010-0678-0. PMID 20607321. S2CID 11120110. HMB является метаболитом аминокислоты лейцина (Van Koverin and Nissen 1992), незаменимой аминокислоты. Первым шагом в метаболизме HMB является обратимое трансаминирование лейцина в [α-KIC], которое происходит в основном вне печени (Block and Buse 1990). После этой ферментативной реакции [α-KIC] может следовать одному из двух путей. В первом случае HMB образуется из [α-KIC] цитозольным ферментом KIC диоксигеназой (Sabourin and Bieber 1983). Цитозольная диоксигеназа была подробно охарактеризована и отличается от митохондриальной формы тем, что фермент диоксигеназа является цитозольным ферментом, тогда как фермент дегидрогеназа обнаруживается исключительно в митохондриях (Sabourin and Bieber 1981, 1983). Важно, что этот путь образования HMB является прямым и полностью зависит от печеночной KIC диоксигеназы. Следуя этому пути, HMB в цитозоле сначала преобразуется в цитозольный β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА (HMG-КоА), который затем может быть направлен на синтез холестерина (Rudney 1957) (рис. 1). Фактически, многочисленные биохимические исследования показали, что HMB является предшественником холестерина (Zabin and Bloch 1951; Nissen et al. 2000).
^ ab Kohlmeier M (май 2015). «Лейцин». Метаболизм питательных веществ: структуры, функции и гены (2-е изд.). Academic Press. стр. 385–388. ISBN978-0-12-387784-0. Получено 6 июня 2016 г. . Энергетическое топливо: в конечном итоге большая часть Leu расщепляется, обеспечивая около 6,0 ккал/г. Около 60% потребленного Leu окисляется в течение нескольких часов... Кетогенез: значительная часть (40% от потребленной дозы) преобразуется в ацетил-КоА и тем самым способствует синтезу кетонов, стероидов, жирных кислот и других соединений Рисунок 8.57: Метаболизм L-лейцина
^ Bahnson BJ, Anderson VE, Petsko GA (февраль 2002). «Структурный механизм еноил-КоА-гидратазы: три атома из одной воды добавляются либо поэтапно, либо согласованно по схеме E1cb». Biochemistry . 41 (8): 2621–9. doi :10.1021/bi015844p. PMID 11851409.
