stringtranslate.com

Фосфорибозилантранилатизомераза

В энзимологии фосфорибозилантранилатизомераза ( PRAI ) ( EC 5.3.1.24) представляет собой фермент, катализирующий третий этап синтеза аминокислоты триптофана. [1]

Этот фермент участвует в пути биосинтеза фенилаланина , тирозина и триптофана , также известном как путь биосинтеза ароматических аминокислот.

У дрожжей он кодируется геном TRP1 . [2]

Номенклатура

Этот фермент принадлежит к семейству изомераз , а именно внутримолекулярных оксидоредуктаз, взаимопревращающих альдозы и кетозы . Систематическое название этого класса ферментов — N-(5-фосфо-бета-D-рибозил)антранилатальдозо-кетозо-изомераза. Другие общеупотребительные названия включают:

Реакция[4]

Фосфорибозилантранилатизомераза является одним из многих ферментов в пути биосинтеза триптофана (незаменимой аминокислоты). Субстраты и промежуточные продукты восходящего* пути показаны ниже ( Рис. 2 ).

Как видно на рис. 3, N-(5'-фосфорибозил)-антранилат посредством этого фермента преобразуется в 1-(о-карбоксифениламино)-1-дезоксирибулозо-5-фосфат. Как следует из названия фосфорибозилантранилат- изомераза , она функционирует как изомераза , перестраивая части молекулы без добавления или удаления молекул или атомов.

Реакция, показанная на рис. 3 , является внутримолекулярной окислительно-восстановительной (восстановительно-окислительной) реакцией. [5] Ее первый шаг включает перенос протона. Этот промежуточный продукт, еноламин, флуоресцентен, что полезно для кинетических исследований.

в этом пути. [5] Однако этот продукт нестабилен и быстро изомеризуется в α-аминокето.

  • Рис. 2: Восходящий* путь синтеза триптофана
    Рис. 2: Восходящий* путь синтеза триптофана
  • Рис. 3: Реакция фермента-изомеразы
    Рис. 3: Реакция фермента-изомеразы
  • Рис. 4: Нисходящий* путь синтеза триптофана
    Рис. 4: Нисходящий* путь синтеза триптофана

Кинетика

Данные кинетики Михаэлиса-Ментен приведены в таблице ниже для PRAI и индол-глицерол-фосфатсинтазы (IGPS, EC 4.1.1.48). [6]

Структура

Рис. 6: Структура N-(5'-фосфорибозил)антранилатизомеразы из Pyrococcus furiosus

В зависимости от микроорганизма структура PRAI может варьироваться от монофункционального фермента ( мономерного и лабильного ) до стабильного бифункционального димерного фермента. В Saccharomyces cerevisiae, Bacillus subtilis, Pseudomonas putida и Acinetobacter calcoaceticus фермент является мономерным. [7] Напротив, в гипертермофильных Thermotoga maritima , Escherichia coli ( рис. 5 ), Salmonella typhimurium , Aerobacter aerogenes и Serratia marcescens он является бифункциональным ферментом с индолилглицеролфосфатсинтазой в качестве парного фермента. [8]

Кристаллическая структура была охарактеризована для множества перечисленных выше микроорганизмов. Известная структура 2.0 A PRAI из Pyrococcus furiosus показывает, что tPRAI имеет складку TIM-бочонка ( рис. 6 ). PRAI , полученный из Thermococcus kodakaraensis, также выражает похожую структуру складки TIM-бочонка. [7] Субъединицы tPRAI ассоциируются через N-концевые поверхности их центральных бета-бочонков . Две длинные, симметрично связанные петли , которые выступают реципрокно в полости другой субъединицы, обеспечивают множественные гидрофобные взаимодействия. Более того, боковые цепи N-концевых метионинов и C-концевых лейцинов обеих субъединиц иммобилизованы в гидрофобном кластере, а количество солевых мостиков увеличено в tPRAI. Эти особенности, по-видимому, в основном отвечают за высокую термостабильность tPRAI. [9]

Рис. 5: Трехмерная структура бифункционального фермента PRAI: IGPS из E. Coli
Рис. 7: домены реакции IGPS (фиолетовый), shared (оранжевый) и PRAI (бирюзовый)

Бифункциональная версия этого фермента, выделенная из E. Coli ( рис. 5 ), выполняет два шага в пути триптофана. Ссылаясь на рис. 7 , N-конец катализирует реакцию IGPS (остатки ~1–289 фиолетовые), а домен C-конца выполняет реакцию PRAI (остатки ~158–452 бирюзовые). Хотя эти домены перекрываются (оранжевые), активные сайты не перекрываются, и исследования показали, что монофункциональные ферменты, состоящие из этих двух доменов, все еще способны производить функциональный путь биосинтеза триптофана. [10]

Петли βα отвечают за активность этого фермента, а петли αβ участвуют в стабильности белка. [8]

Более подробную информацию об открытии структуры этого фермента можно найти в статье Вильмана. [11]

Активный сайт[7]

В частности, для фосфорибозилантранилатизомеразы, Tk TrpF, из Thermococcus kodakaraensis. Активным сайтом для перегруппировки Амадори был определен Cys8 (действующий как общее основание) и Asp135 (как общая кислота). [12]

Ингибиторы

Ингибитор фермента [13] — это молекула, которая связывается с ферментом, который, таким образом, снижает активность белка. Было показано, что следующие молекулы ингибируют активность PRAI:

Восстановленный 1-(2-карбоксифениламино)-1-дезокси-D-рибулозо-5-фосфат [5, 6,8); индолглицеролфосфат (8); индолпропанолфосфат (8); MnCl2 CoCl2 [16); CuS04 (16); Больше (химически синтезированный N-(5-фосфо-бетаD-рибозил)антранилат содержит ингибиторы, но не если он генерируется антранилатфосфорибозилтрансферазой)

Молекулярный вес[3]

26300 (Bacillus subtilis, гель-фильтрация)

45000 (Aeromonas formicans, Serratia marinorubra, гель-фильтрация, индол-3-

глицерол-фосфатсинтетаза/N-5'-фосфорибозилантранилатизомераза

сложный)

46000 (E. coli, седиментационное равновесие)

47000 (Citrobacter ballerupensis, гель-фильтрация, индол-3-глицерол-фосфат

комплекс синтетазы/N-5'-фосфорибозилантранилата изомеразы)

48000 (Serratia marcescens, Erwinia carotovora, гель-фильтрация, индол-3-глицерол-фосфатсинтетаза/N-5'-фосфорибозилантранилат

комплекс изомераз)

49370 (E. coli, рассчитано по последовательности генов)

53000 (Proteus vulgaris, гель-фильтрация, индол-3-глицерол-фосфатсинтетаза/

N-5'-фосфорибозилантранилатизомеразный комплекс)

160000 (Neurospora crassa, гель-фильтрация, компонент lib антранилата

комплекс синтетазы имеет N-(5'-фосфорибозил)антранилатизомеразу и

активность индол-3-глицеролфосфатсинтетазы)

185000 (Hansenula henricii, гель-фильтрация, индол-3-глицерол-фосфатсинтетаза/

N-5'-фосфорибозилантранилатизомеразный комплекс)

Гомологичные гены

Существуют гомологичные гены, которые производят этот фермент в таких видах растений, как Arabidopsis thaliana и Oryza sativa (азиатский рис). Одна из форм бактерий, которая его вырабатывает, находится в Thermotoga maritima .

Фосфорибозилантранилатизомераза также обнаружена в различных формах грибов, таких как Kluyveromyces lactis (дрожжи), Saccharomyces cerevisiae (дрожжи) и Ashbya gossypii . [14]

Список генов, кодирующих PRAI, также можно найти в базе данных ферментов KEGG. [15]

Ссылки

  1. ^ Creighton TE, Yanofsky C (1970). "Хоризмат в триптофан (Escherichia coli) — антранилатсинтетаза, PR-трансфераза, PRA-изомераза, InGP-синтетаза, триптофансинтетаза". Метаболизм аминокислот и аминов, часть A. Методы в энзимологии. Т. 17A. С. 365–380. doi :10.1016/0076-6879(71)17215-1. ISBN 9780121818746.
  2. ^ "TRP1/YDR007W Summary". База данных геномов Saccharomyces . Стэнфордский университет.
  3. ^ abc Шомбург, Дитмар; Стефан, Дёрте (1994). Справочник по ферментам . Спрингер-Верлаг. ISBN 9783642579424. OCLC  859587801.
  4. ^ Lubert Stryer (2019-03-25). Биохимия . Macmillan Learning. ISBN 9781319114657. OCLC  1052398743.
  5. ^ ab Hommel U, Eberhard M, Kirschner K (апрель 1995 г.). "Фосфорибозилантранилатизомераза катализирует обратимую реакцию Амадори". Биохимия . 34 (16): 5429–39. doi :10.1021/bi00016a014. PMID  7727401.
  6. ^ Sterner R, Merz A, Thoma R, Kirschner K (2001). "Фосфорибозилантранилатизомераза и индолглицеролфосфатсинтаза: ферменты биосинтеза триптофана из Thermotoga maritima". Гипертермофильные ферменты Часть B. Методы в энзимологии. Т. 331. С. 270–80. doi :10.1016/S0076-6879(01)31064-9. ISBN 9780121822323. PMID  11265469.
  7. ^ abc Perveen, S.; Rashid, N.; Papageorgiou, AC (2016-11-09). "Фосфорибозилантранилатизомераза из Thermococcus kodakaraensis". doi :10.2210/pdb5lhf/pdb. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  8. ^ ab Thoma R, Hennig M, Sterner R, Kirschner K (март 2000 г.). "Структура и функция мутационно-генерированных мономеров димерной фосфорибозилантранилатизомеразы из Thermotoga maritima". Структура . 8 (3): 265–76. doi : 10.1016/s0969-2126(00)00106-4 . PMID  10745009.
  9. ^ Хенниг М., Стернер Р., Киршнер К., Янсониус Дж. Н. (май 1997 г.). «Кристаллическая структура при разрешении 2,0 А фосфорибозилантранилатизомеразы из гипертермофила Thermotoga maritima: возможные детерминанты стабильности белка». Биохимия . 36 (20): 6009–16. doi :10.1021/bi962718q. PMID  9166771.
  10. ^ Эберхард М., Цай-Пфлугфельдер М., Болевска К., Хоммель У., Киршнер К. (апрель 1995 г.). «Индолглицеролфосфатсинтаза-фосфорибозилантранилатизомераза: сравнение бифункционального фермента из Escherichia coli с инженерными монофункциональными доменами». Биохимия . 34 (16): 5419–28. doi :10.1021/bi00016a013. PMID  7727400.
  11. ^ PDB : 1PII ​; Wilmanns M, Priestle JP, Niermann T, Jansonius JN (январь 1992 г.). «Трехмерная структура бифункционального фермента фосфорибозилантранилата изомеразы: индолглицеролфосфатсинтаза из Escherichia coli, уточненная с разрешением 2,0 А». Журнал молекулярной биологии . 223 (2): 477–507. doi :10.1016/0022-2836(92)90665-7. PMID  1738159.
  12. ^ Питт, Чарльз (2002). Сакс, Адольф (опера) . Oxford Music Online. Oxford University Press. doi :10.1093/gmo/9781561592630.article.o006145.
  13. ^ "Enzyme→ Inhibitor List: M" , Справочник по ингибиторам ферментов , Wiley-VCH Verlag GmbH, 1999, стр. 894–956, doi :10.1002/9783527618330.ch13, ISBN 9783527618330
  14. ^ "Blast search forphosphoribosylanthranilate isomeras". База данных HomoloGene . Национальный центр биотехнологической информации.
  15. ^ «Фермент KEGG».

Дальнейшее чтение

В статье использован текст из общедоступных источников Pfam и InterPro : IPR001240