stringtranslate.com

Передача метаболитов

Каналирование метаболита [1] представляет собой передачу промежуточного продукта метаболизма одного фермента непосредственно другому ферменту или активному центру без его высвобождения в раствор. Когда несколько последовательных ферментов метаболического пути направляют субстраты между собой, [2] это называется метаболоном . [3] Каналирование может сделать метаболический путь более быстрым и эффективным, чем если бы ферменты были случайным образом распределены в цитозоле , или предотвратить высвобождение нестабильных промежуточных продуктов. [4] Оно также может защитить промежуточный продукт от потребления конкурирующими реакциями, катализируемыми другими ферментами.

Механизмы для направления

Каналирование может происходить несколькими способами. Одна возможность, которая имеет место в комплексе пируватдегидрогеназы , заключается в том, что субстрат прикрепляется к гибкому рычагу, который перемещается между несколькими активными сайтами (маловероятно). [5] Другая возможность заключается в том, что два активных сайта соединены туннелем через белок, а субстрат перемещается через туннель; это наблюдается в триптофансинтазе . [4] Третья возможность заключается в том, что заряженная область на поверхности фермента действует как путь или «электростатическое шоссе» для направления субстрата, имеющего противоположный заряд, от одного активного сайта к другому. Это наблюдается в бифункциональном ферменте дигидрофолатредуктазе - тимидилатсинтазе . [6] Также сообщалось о каналировании аминоацил-тРНК для синтеза белка in vivo. [7]

Споры

Передача НАДН между оксидоредуктазами

Некоторые авторы утверждали, что прямой перенос НАДН от одного фермента как продукта к другому как субстрату является обычным явлением. [8] Однако другие, такие как Гутфройнд и Чок [9] и Петтерссон [10], утверждали, что экспериментальные доказательства слишком слабы, чтобы поддержать такой вывод. В более позднем исследовании [11] Сведружич и коллеги пришли к выводу, что такой прямой перенос является реальным явлением, но они высказывают предостережение:

Наши результаты также показывают, что невозможно разработать эксперименты, которые могли бы окончательно проанализировать каналирование субстрата в клетках, если мы не понимаем лежащие в его основе молекулярные принципы и свойства соответствующих ферментов.

Физиологические эффекты каналирования метаболитов

Иногда предполагается, например, Овади [12] , что каналирование метаболита снижает концентрацию метаболита в свободном растворе. Однако также утверждалось [13] , что нет чистого эффекта на свободную концентрацию в стационарных условиях, утверждение, оспариваемое другими. [14] Более поздние авторы [15] считают этот и другие вопросы о каналировании нерешенными: «Канирование субстрата in vivo также было предметом еще не решенных дебатов», или они признают, что эффект на свободную концентрацию существует, но «в целом невелик». [16]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Иногда это также называют «каналированием субстрата», но это название менее конкретно.
  2. ^ Srere, P. (1972). «Есть ли организация ферментов цикла Кребса в митохондриальном матриксе?». В Hanson, RW; Mehlman, P. (ред.). Энергетический метаболизм и регуляция метаболических процессов в митохондриях . Нью-Йорк: Academic Press. стр. 79–91. ISBN 978-0124878501.
  3. ^ Srere, PA (1985). «Метаболон». Тенденции в биохимических науках . 10 (3): 109–110. doi :10.1016/0968-0004(85)90266-X.
  4. ^ ab Huang X, Holden HM, Raushel FM (2001). «Передача каналов субстратов и промежуточных продуктов в реакциях, катализируемых ферментами». Annu. Rev. Biochem . 70 : 149–80. doi :10.1146/annurev.biochem.70.1.149. PMID  11395405.
  5. ^ Perham RN (2000). «Качающиеся рычаги и качающиеся домены в многофункциональных ферментах: каталитические машины для многошаговых реакций». Annu. Rev. Biochem . 69 : 961–1004. doi : 10.1146/annurev.biochem.69.1.961. PMID  10966480.
  6. ^ Miles EW , Rhee S, Davies DR (апрель 1999). «Молекулярная основа субстратного каналирования». J. Biol. Chem . 274 (18): 12193–6. doi : 10.1074/jbc.274.18.12193 . PMID  10212181.
  7. ^ Негруцкий Б.С.; Дойчер М.П. (1991). «Передача аминоацил-тРНК для синтеза белка in vivo». Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 88 (11): 4991–5. Bibcode :1991PNAS...88.4991N. doi : 10.1073/pnas.88.11.4991 . PMC 51793 . PMID  2052582. 
  8. ^ Spivey, HO; Ovádi, J. (1999). «Канализация субстрата». Методы . 19 (2): 306–321. doi :10.1006/meth.1999.0858. PMID  10527733.
  9. ^ Гутфройнд, Х.; Чок, П.Б. (1991). «Канализация субстрата среди гликолитических ферментов: факт или вымысел». J. Theor. Biol . 152 (1): 117–121. Bibcode : 1991JThBi.152..117G. doi : 10.1016/S0022-5193(05)80524-7. PMID  1753754.
  10. ^ Петтерссон, Г. (1991). «Нет убедительных доказательств наличия метаболитного канала между ферментами, образующими динамические комплексы». J. Theor. Biol . 152 (1): 65–69. Bibcode : 1991JThBi.152...65P. doi : 10.1016/S0022-5193(05)80512-0. PMID  1753770.
  11. ^ Svedružić, ZM; Odorčić, I.; Chang, CH; Svedružić, D. (2020). «Канализация субстрата через транзитный белок-белковый комплекс: случай D-глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы и L-лактатдегидрогеназы». Scientific Reports . 10 (1): 10404. doi :10.1038/s41598-020-67079-2. PMC 7320145 . PMID  32591631. 
  12. ^ Овади, Джудит (1991). «Физиологическое значение метаболического каналирования». J. Theor. Biol . 152 (1): 1–22. Bibcode :1991JThBi.152....1O. doi :10.1016/S0022-5193(05)80500-4. PMID  1753749.
  13. ^ Корниш-Боуден, А.; Карденас, М.Л. (1993). «Канализация может влиять на концентрации метаболических промежуточных продуктов при постоянном чистом потоке: артефакт или реальность?». Eur. J. Biochem . 213 (1): 87–92. doi : 10.1111/j.1432-1033.1993.tb17737.x . ISSN  0014-2956. PMID  8477736.
  14. ^ Мендес, П.; Келл, ДБ; Вестерхофф, ХВ (1996). «Почему и когда каналирование может уменьшить размер пула при постоянном чистом потоке в простом динамическом канале». Biochim. Biophys. Acta . 1289 (2): 175–186. doi :10.1016/0304-4165(95)00152-2. ISSN  0304-4165. PMID  8600971.
  15. ^ Кузмак, А.; Кармали, С.; фон Лирес, Э.; Рассел, А.Дж.; Кондрат, С. (2019). «Может ли близость ферментов ускорить каскадные реакции?». Sci. Rep . 9 (1): 455. Bibcode :2019NatSR...9..455K. doi :10.1038/s41598-018-37034-3. ISSN  2045-2322. PMC 6345930 . PMID  30679600. 
  16. ^ Pareek, V.; Sha, S.; He, J.; Wingreen, NS; Benkovic, SJ (2021). «Метаболическое каналирование: предсказания, выводы и доказательства». Mol. Cell . 81 (18): 3775–3785. doi :10.1016/j.molcel.2021.08.030. ISSN  1097-2765. PMC 8485759 . PMID  34547238. 
  • в
  • т
  • е