stringtranslate.com

Хоризматсинтаза

Ленточная диаграмма структуры 1ZTB.
Ленточная диаграмма структуры 1ZTB, хоризматсинтазы, выделенной из Mycobacterium tuberculosis . [1]

Фермент хоризматсинтаза ( EC 4.2.3.5) катализирует химическую реакцию

5- O- (1-карбоксивинил)-3-фосфошикимат хоризмат + фосфат

Этот фермент принадлежит к семейству лиаз , а именно углерод-кислородных лиаз, действующих на фосфаты. Систематическое название этого класса ферментов — 5- O- (1-карбоксивинил)-3-фосфошикиматфосфат-лиаза (образующая хоризмат) . Этот фермент также называют 5- O- (1-карбоксивинил)-3-фосфошикиматфосфат-лиазой . Этот фермент участвует в биосинтезе фенилаланина , тирозина и триптофана .

Хоризматсинтаза катализирует последний из семи этапов в шикиматном пути, который используется в прокариотах, грибах и растениях для биосинтеза ароматических аминокислот . Она катализирует 1,4-транс-элиминацию фосфатной группы из 5-енолпирувилшикимат-3-фосфата (EPSP) с образованием хоризмата, который затем может быть использован в биосинтезе фенилаланина, тирозина или триптофана. Хоризматсинтаза требует присутствия восстановленного флавинмононуклеотида (FMNH2 или FADH2) для своей активности. Хоризматсинтаза из разных источников показывает [2] [3] высокую степень консервации последовательности. Это белок примерно из 360-400 аминокислотных остатков.

Биологическая и практическая функция

Путь шикимата синтезирует предшественников ароматических аминокислот, а также других ароматических соединений, которые имеют различное участие в таких процессах, как «защита от ультрафиолетового излучения, транспорт электронов, передача сигналов, коммуникация, защита растений и реакция на рану». [4] Поскольку у людей отсутствует путь шикимата, но он необходим для выживания многих микроорганизмов, этот путь и хоризматсинтаза в частности считаются потенциальными целями для новых антимикробных методов лечения. Например, известно, что хоризматсинтаза необходима для выживания Mycobacterium tuberculosis , что делает фермент привлекательной целью антибиотиков для контроля этого патогена. [5]

Структурные исследования

По состоянию на конец 2007 года было решено 9 структур этого класса ферментов с кодами доступа PDB 1Q1L, 1QXO, 1R52, 1R53, 1SQ1, 1UM0, 1UMF, 1ZTB и 2G85.

Кристаллическая структура хоризматсинтазы представляет собой гомотетрамер с одной молекулой FMN, нековалентно связанной с каждым из четырех мономеров . Каждый мономер состоит из 9 альфа-спиралей и 18 бета-нитей, а ядро ​​собрано в уникальную сэндвич-складку бета-альфа-бета. Активные центры для связывания FMN состоят из кластеров гибких петель, а область вокруг этих областей имеет высокоположительный электромагнитный потенциал. В активном центре расположены два остатка гистидина , которые, как полагают, протонируют восстановленную молекулу флавина и уходящую фосфатную группу субстрата. [6]

Механизм

Образование хоризмата из EPSP включает два элиминирования , фосфата и протона (H+), из субстрата. На первом этапе катализа фосфат элиминируется, чему способствует перенос протона из консервативного остатка гистидина . В то же время электрон переносится от FMN к субстрату, образуя радикал FMN и радикал субстрата. Затем радикал FMN перестраивается, а затем атом водорода переносится на FMN от субстрата, устраняя оба радикала и генерируя продукт. Затем восстановленный FMN повторно таутомеризуется в свою активную форму, отдавая протон второму консервативному гистидину. [7] Хотя реакция хоризматсинтазы зависит от FMN, между субстратом и продуктом не происходит чистого окислительно-восстановительного изменения; FMN просто действует как катализатор .

Существуют два класса хоризматсинтаз, различающиеся тем, как поддерживается восстановленное состояние кофактора FMN. Бифункциональная хоризматсинтаза присутствует в грибах и содержит домен флавинредуктазы, зависимый от NAD(P)H. [5] Монофункциональная хоризматсинтаза обнаружена в растениях и E.coli и не имеет домена флавинредуктазы. Она зависит от отдельного фермента редуктазы для восстановления FMN. [5]

Ссылки

  1. ^ 1ZTB Dias; et al. (2006). «Структура хоризматсинтазы из Mycobacterium tuberculosis». Журнал структурной биологии . 154 (2): 130–143. doi :10.1016/j.jsb.2005.12.008. PMID  16459102.; визуализировано с помощью PyMOL
  2. ^ Шаллер А., Шмид Дж., Лейбингер У., Амрхейн Н. (1991). «Молекулярное клонирование и анализ кДНК, кодирующей хоризматсинтазу из высшего растения Corydalis sempervirens Pers». J. Biol. Chem . 266 (32): 21434–21438. doi : 10.1016/S0021-9258(18)54657-3 . PMID  1718979.
  3. ^ Braus GH, Reusser U, Jones DG (1991). «Молекулярное клонирование, характеристика и анализ регуляции гена ARO2, кодирующего хоризматсинтазу, у Saccharomyces cerevisiae». Mol. Microbiol . 5 (9): 2143–2152. doi :10.1111/j.1365-2958.1991.tb02144.x. PMID  1837329. S2CID  39999230.
  4. ^ Macheroux, P.; Schmid, JR; Amrhein, N.; Schaller, A. (1999). «Уникальная реакция в общем пути: механизм и функция хоризматсинтазы в шикиматном пути». Planta . 207 (3): 325–334. Bibcode :1999Plant.207..325M. doi :10.1007/s004250050489. PMID  9951731. S2CID  9668886.
  5. ^ abc Ely, F.; Nunes, JE; Schroeder, EK; Frazzon, J.; Palma, MS; Santos, DS; Basso, LA (2008). "Последовательность ДНК Mycobacterium tuberculosis Rv2540c кодирует бифункциональную хоризматсинтазу". BMC Biochemistry . 9 : 13. doi : 10.1186/1471-2091-9-13 . PMC 2386126. PMID  18445278 . 
  6. ^ Ahn, HJ; Yoon, HJ; Lee, BI; Suh, SW (2004). «Кристаллическая структура хоризматсинтазы: новая структура связывающего FMN белка и функциональные идеи». Журнал молекулярной биологии . 336 (4): 903–915. doi :10.1016/j.jmb.2003.12.072. PMID  15095868.
  7. ^ Китцинг, Карина; Ауветер, Сигрид; Амрхайн, Николаус; Машеру, Питер (март 2004 г.). «Механизм хоризматсинтазы: роль двух инвариантных остатков гистидина в активном центре». Журнал биологической химии . 279 (10): 9451–9461. doi : 10.1074/jbc.M312471200 . PMID  14668332. Получено 20 января 2024 г.

Внешние ссылки