stringtranslate.com

Флавопротеин

Флавопротеины — это белки , содержащие производное нуклеиновой кислоты рибофлавина . Эти белки участвуют в широком спектре биологических процессов, включая удаление радикалов, способствующих окислительному стрессу, фотосинтез и восстановление ДНК . Флавопротеины — одни из наиболее изученных семейств ферментов.

Флавопротеины имеют либо FMN ( флавинмононуклеотид ), либо FAD ( флавинадениндинуклеотид ) в качестве простетической группы или кофактора . Флавин, как правило, прочно связан (как в адренодоксинредуктазе , где FAD зарыт глубоко). [1] Около 5-10% флавопротеинов имеют ковалентно связанный FAD. [2] На основании имеющихся структурных данных, сайты связывания FAD можно разделить на более чем 200 различных типов. [3]

90 флавопротеинов закодированы в геноме человека; около 84% требуют FAD и около 16% требуют FMN, тогда как 5 белков требуют оба. [4] Флавопротеины в основном расположены в митохондриях . [4] Из всех флавопротеинов 90% выполняют окислительно-восстановительные реакции, а остальные 10% являются трансферазами , лиазами , изомеразами , лигазами . [5]

Открытие

Флавопротеины впервые были упомянуты в 1879 году, когда они были выделены как ярко-желтый пигмент из коровьего молока. Первоначально они были названы лактохромом . К началу 1930-х годов этот же пигмент был выделен из ряда источников и признан компонентом комплекса витаминов B. Его структура была определена и описана в 1935 году и получила название рибофлавин , полученное из боковой цепи рибитила и желтого цвета сопряженной кольцевой системы. [6]

Первые доказательства необходимости флавина в качестве кофактора фермента появились в 1935 году. Хьюго Теорелл и его коллеги показали, что ярко-желтый дрожжевой белок , ранее идентифицированный как необходимый для клеточного дыхания , можно разделить на апопротеин и ярко-желтый пигмент. Ни апопротеин, ни пигмент по отдельности не могли катализировать окисление НАДН , но смешивание этих двух веществ восстанавливало активность фермента. Однако замена изолированного пигмента рибофлавином не восстанавливала активность фермента, несмотря на то, что они были неразличимы при спектроскопии . Это привело к открытию того, что изучаемый белок требовал не рибофлавина, а флавинмононуклеотида для каталитической активности. [6] [7]

Аналогичные эксперименты с оксидазой D -аминокислот [8] привели к идентификации флавинадениндинуклеотида (ФАД) как второй формы флавина, используемой ферментами. [9]

Примеры

Семейство флавопротеинов содержит разнообразный спектр ферментов, в том числе:

Ссылки

  1. ^ ab Hanukoglu I (2017). «Сохранение интерфейсов фермент-кофермент в FAD и NADP-связывающем адренодоксинредуктазе-A, повсеместно распространенном ферменте». Журнал молекулярной эволюции . 85 (5): 205–218. Bibcode : 2017JMolE..85..205H. doi : 10.1007/s00239-017-9821-9. PMID  29177972. S2CID  7120148.
  2. ^ Аббас, Чарльз А.; Сибирный, Андрей А. (2011-06-01). «Генетический контроль биосинтеза и транспорта рибофлавина и флавиновых нуклеотидов и создание надежных биотехнологических продуцентов». Обзоры микробиологии и молекулярной биологии . 75 (2): 321–360. doi : 10.1128 /MMBR.00030-10. ISSN  1092-2172. PMC 3122625. PMID  21646432. 
  3. ^ Гарма, Леонардо Д.; Медина, Милагрос; Джуффер, Андре Х. (2016-11-01). «Классификация сайтов связывания FAD на основе структуры: сравнительное исследование инструментов структурного выравнивания». Белки: структура, функция и биоинформатика . 84 (11): 1728–1747. doi :10.1002/prot.25158. ISSN  1097-0134. PMID  27580869. S2CID  26066208.
  4. ^ ab Lienhart, Wolf-Dieter; Gudipati, Venugopal; Macheroux, Peter (2013-07-15). "Человеческий флавопротеом". Архив биохимии и биофизики . 535 (2): 150–162. doi :10.1016/j.abb.2013.02.015. PMC 3684772. PMID  23500531 . 
  5. ^ Машеру, Питер; Каппес, Барбара; Иллик, Стивен Э. (2011-08-01). «Флавогеномика – геномный и структурный взгляд на флавин-зависимые белки». Журнал FEBS . 278 (15): 2625–2634. doi : 10.1111/j.1742-4658.2011.08202.x . ISSN  1742-4658. PMID  21635694. S2CID  22220250.
  6. ^ ab Massey, V (2000). «Химическая и биологическая универсальность рибофлавина». Труды биохимического общества . 28 (4): 283–96. doi :10.1042/0300-5127:0280283. PMID  10961912.
  7. ^ Теорелл, Х. (1935). «Приготовление в чистом виде группы эффектов желтых ферментов». Biochemische Zeitschrift . 275 : 344–46.
  8. ^ Варбург, О.; Кристиан, В. (1938). «Выделение простетической группы аминокислоты оксидазы». Biochemische Zeitschrift . 298 : 150–68.
  9. ^ Кристи, SMH; Кеннер, GW; Тодд, AR (1954). «Нуклеотиды. Часть XXV. Синтез флавин-адениндинуклеотида». Журнал химического общества : 46–52. doi :10.1039/JR9540000046.
  10. ^ Пандей, Амит В.; Флюк, Криста Э. (2013-05-01). "NADPH P450 оксидоредуктаза: структура, функция и патология заболеваний". Фармакология и терапия . 138 (2): 229–254. doi :10.1016/j.pharmthera.2013.01.010. ISSN  0163-7258. PMID  23353702.
  11. ^ Йенсен, Саймон Бо; Тодберг, Сара; Парвин, Шахина; Мозес, Матиас Э.; Хансен, Сесили К.; Томсен, Йоханнес; Слетфьердинг, Магнус Б.; Кнудсен, Камилла; Дель Джудиче, Рита; Лунд, Филип М.; Кастаньо, Патрисия Р. (15.04.2021). "Смещенный метаболизм, опосредованный цитохромом P450, через связывание низкомолекулярных лигандов с оксидоредуктазой P450". Nature Communications . 12 (1): 2260. Bibcode : 2021NatCo..12.2260J. doi : 10.1038/s41467-021-22562-w . ISSN  2041-1723. PMC 8050233 . PMID  33859207. 
  12. ^ Купке, Т.; Стеванович, С.; Саль, Х.Г.; Гётц, Ф. (1992). «Очистка и характеристика EpiD, флавопротеина, участвующего в биосинтезе лантибиотика эпидермина». Журнал бактериологии . 174 (16): 5354–61. doi :10.1128/jb.174.16.5354-5361.1992. PMC 206373. PMID  1644762. 
  13. ^ Дэниел, РА; Эррингтон, Дж. (1993). «Клонирование, последовательность ДНК, функциональный анализ и транскрипционная регуляция генов, кодирующих синтетазу дипиколиновой кислоты, необходимую для споруляции в Bacillus subtilis». Журнал молекулярной биологии . 232 (2): 468–83. doi :10.1006/jmbi.1993.1403. PMID  8345520.
  14. ^ Клаусен, Моника; Лэмб, Кристофер Дж.; Мегнет, Роланд; Дёрнер, Питер В. (1994). «PAD1 кодирует декарбоксилазу фенилакриловой кислоты, которая придает устойчивость к коричной кислоте у Saccharomyces cerevisiae». Gene . 142 (1): 107–12. doi :10.1016/0378-1119(94)90363-8. PMID  8181743.
  15. ^ Чжуан, Бо; Либль, Урсула; Вос, Мартен Х. (2022-05-05). «Фотохимия флавопротеинов: фундаментальные процессы и фотокаталитические перспективы». Журнал физической химии B. 126 ( 17): 3199–3207. doi :10.1021/acs.jpcb.2c00969. ISSN  1520-6106. PMID  35442696. S2CID  248296520.

Внешние ссылки

В статье использован текст из общедоступных источников Pfam и InterPro : IPR003382