В энзимологии 3 - гидроксибутиратдегидрогеназа ( КФ 1.1.1.30) — фермент , катализирующий химическую реакцию :
Таким образом, двумя субстратами этого фермента являются ( R )-3-гидроксибутаноат и НАД + , тогда как тремя его продуктами являются ацетоацетат , НАДН и Н + . Этот фермент принадлежит к семейству оксидоредуктаз , а именно тех, которые действуют на донорную группу CH-OH с НАД + или НАДФ + в качестве акцептора.
Этот фермент участвует в синтезе и распаде кетоновых тел и метаболизме масляной кислоты .
Этот фермент имеет классификационный номер EC 1.1.1.30. Первая цифра означает, что этот фермент представляет собой оксидоредуктазу, что означает, что его цель — катализировать пути реакций окисления и восстановления. [1] Следующие две единицы обозначают подкласс и подподкласс фермента. [1] В данном случае 1.1.1 означает, что этот фермент представляет собой оксидоредуктазу, которая действует на группу CH-OH молекулы-донора, используя НАД(+) или НАДФ(+) в качестве акцептора. [2] Четвертое число, или в данном случае 30, представляет собой серийный номер фермента, позволяющий определить его внутри подкласса. [1] 3-гидроксибутиатдегидрогеназа также известна как бета-гидроксимасляная дегидрогеназа и сокращенно BHBDH. Другие распространенные синонимы показаны ниже.
Систематическое название этого класса ферментов — ( R )-3-гидроксибутаноат:НАД + оксидоредуктаза . Другие широко используемые имена включают:
BHBDH обнаруживается в митохондриях и катализирует окисление 3-гидроксибутирата в ацетоацетат и использует НАД в качестве кофермента. Реакция показана ниже и, как обозначено формулой, является обратимой. [3] Как указано в формуле реакции, этот фермент катализирует реакцию (R)-3-гидроксибутаноата и НАД+ с образованием ацетоацетата, НАДН и свободного Н+.
( R )-3-гидроксибутаноат + НАД + ацетоацетат + НАДН + Н +
Первым этапом реакции является связывание субстрата, которое происходит за счет связывания карбоксилатной группы субстрата с карбоксилатной группой ацетатной части фермента. Тогда атом С3 подложки образует водородную связь с атомом С4 НАД+. Затем, когда реакция протекает при оптимальном pH, протон удаляется от гидроксильной группы субстрата, что позволяет образовать карбонильную связь. Одновременно отрицательный ион водорода на атоме С3 фермента переносится на атом С4 НАД+, образуя таким образом ацетоацетат и НАДН. [4]
BHBDH обнаружен в ректальных железах акулы-собачки ( Squalus acanthias ), и было обнаружено, что его активность значительно увеличивается после кормления. Самый большой и наиболее значимый пик активности BHBDH наблюдался через 4–8 часов в ректальных железах акул. [5] Помимо акулы, этот фермент обнаружен в большом количестве организмов, от одноклеточных до приматов более высокого порядка, таких как человек. У людей этот фермент используется в медицинских целях у пациентов с диабетом для обнаружения кетоновых тел, которые связаны с диабетическим кетоацидозом. [4] Это ни в коем случае не исчерпывающий список организмов, в которых обнаружен BHBDH, эти организмы являются лишь некоторыми из распространенных примеров действия этого фермента.
У акулы-собачки основная функция BHBDH — способствовать расщеплению кетоновых тел в клетках. Эта функция подтверждается экспериментальными данными о голодающих акулах-собачках после того, как их накормили. При голодании уровень кетонов в телах акул увеличивается, особенно после длительного голодания. После приема пищи присутствие кетоновых тел в организме быстро снижается. Быстрое снижение коррелирует со значительным повышением активности BHBDH, что указывает на то, что этот фермент очень важен для переработки кетоновых тел. [5]
В настоящее время существуют две опубликованные кристаллические структуры BHBDH, которые показаны ниже и доступны по следующим ссылкам.
Обе структуры состоят из 1 листа, 5 бета-альфа-бета-единиц, 7 нитей, 9 бета-витков и 1 гамма-витка. Эти две структуры различаются количеством спиралей и взаимодействием спираль-спираль. В левой структуре 13 спиралей и 8 взаимодействий спираль-спираль. В правой структуре 12 спиралей и 6 взаимодействий спираль-спираль. Обе структуры имеют лиганды C 2 H 6 AsO 2 . Обе структуры содержат ионы магния, но они снова различаются взаимодействиями с участием металла. Для левой структуры имеется группа MG301(A), а для правой структуры — группа 1301(A) (6,7). Ссылки в подписях к фотографиям ведут на веб-сайт с дополнительной информацией об этих ферментах. Они также предоставляют вращающуюся трехмерную структуру для изучения всех углов известных структур. Пожалуйста, посетите их для получения дополнительной информации.
Активный центр второй структуры имеет два туннеля: один радиусом 1,21 Å , другой радиусом 1,19 Å. Туннель 1,21 Å имеет длину 26,7 Å, а туннель 1,19 Å имеет длину 27,5 Å. [6] Активный сайт первой версии имеет один туннель радиусом 1,14 Å и длиной 26,0 Å. [6] Как и в случае со структурами, эти части фермента можно изучить дополнительно, используя ссылки в подписи.
