Пируватсинтаза

Класс ферментов

В энзимологии пируватсинтаза ( EC 1.2.7.1 ) — это фермент , катализирующий взаимопревращение пирувата и ацетил-КоА. Его также называют пируват:ферредоксиноксидоредуктазой (PFOR).

Соответствующее равновесие, катализируемое PFOR, выглядит следующим образом:

пируват + КоА + окисленный ферредоксин ацетил-КоА + CO ₂ + восстановленный ферредоксин ${\displaystyle \rightleftharpoons }$

Тремя субстратами этого фермента являются пируват , КоА и окисленный ферредоксин , тогда как его тремя _{продуктами} являются ацетил -КоА , CO2 и восстановленный ферредоксин.

Функция

Этот фермент участвует в 4 метаболических путях : метаболизм пирувата , метаболизм пропаноата , метаболизм бутаноата и восстановительный карбоксилатный цикл ( фиксация CO2) _.

Его основная роль — извлечение восстановительных эквивалентов путем декарбоксилирования. В аэробных организмах это преобразование катализируется пируватдегидрогеназой, также использует тиаминпирофосфат (TPP), но полагается на липоат в качестве акцептора электронов. В отличие от аэробного ферментного комплекса PFOR переносит восстановительные эквиваленты на флавины или железо-серные кластеры. Этот процесс связывает гликолиз с путем Вуда-Люнгдаля .

Номенклатура

Этот фермент принадлежит к семейству оксидоредуктаз , в частности, тех, которые действуют на альдегидную или оксогруппу донора с железо-серным белком в качестве акцептора. ^[1] Систематическое название этого класса ферментов — пируват:ферредоксин 2-оксидоредуктаза (ацетилирование КоА) . Другие общеупотребительные названия включают:

• пируватоксидоредуктаза,
• пируватсинтетаза,
• пируват:ферредоксин оксидоредуктаза,
• пировиноградная-ферредоксин оксидоредуктаза.

Структура

PFOR принимает димерную структуру, в то время как каждая мономерная субъединица состоит из одной или нескольких цепей полипептидов. ^[1] Каждая мономерная субъединица PFOR состоит из шести доменов, связывающих одну молекулу TPP и три кластера [4Fe-4S] . ^[2]

Каталитический механизм

Реакция PFOR начинается с нуклеофильной атаки C2 TPP на 2-оксоуглерод пирувата, что приводит к образованию лактил-TPP-аддукта. Затем лактил-TPP-аддукт высвобождает часть CO2 _, образуя анионное промежуточное соединение, которое затем переносит электрон на кластер [4Fe-4S]. Эти шаги приводят к образованию стабильного радикального промежуточного соединения, которое можно наблюдать с помощью экспериментов по электронному парамагнитному резонансу (ЭПР). Радикальное промежуточное соединение реагирует с молекулой CoA, переносит другой электрон от радикального промежуточного соединения на кластер [4Fe-4S] и образует продукт ацетил-CoA. ^[3]

Ингибиторы

• Нитазоксанид — противопаразитарный препарат широкого спектра действия и одобренный FDA ингибитор PFOR, который используется для лечения лямблиоза и криптоспоридиоза . ^{[4] [5]}
• Тизоксанид , активный метаболит нитазоксанида
• Амиксицил, водорастворимое производное нитазоксанида, является мощным ингибитором пируват:ферредоксин оксидоредуктазы и находится на стадии доклинических исследований для лечения инфекций Helicobacter pylori и Clostridioides difficile . ^{[6] [7]}

Ссылки

1. Gibson MI, Chen PYT, Drennan CL (2016). «Структурная филогения для понимания функции оксидоредуктазы 2-оксокислот». Current Opinion in Structural Biology . 41 : 54–61. doi : 10.1016/j.sbi.2016.05.011. PMC 5381805.  PMID 27315560  .
2. Chen PYT, Aman H, Can M, Ragsdale SW, Drennan CL (2018). «Сайт связывания для кофермента A, обнаруженный в структуре пируват: ферредоксин оксидоредуктазы из Moorella thermoacetica». Proc Natl Acad Sci USA . 115 (15): 3846–3851. Bibcode : 2018PNAS..115.3846C. doi : 10.1073/pnas.1722329115 . PMC 5899475. PMID  29581263 . 
3. Ragsdale SW (2003). «Пируватферредоксиноксидоредуктаза и ее радикальный промежуточный продукт». Chemical Reviews . 103 (6): 2333–2346. doi :10.1021/cr020423e. PMID  12797832.
4. Di Santo N, Ehrisman J (2013). «Перспективы исследований: потенциальная роль нитазоксанида в лечении рака яичников. Старый препарат, новое назначение?». Cancers (Базель) . 5 (3): 1163–1176. doi : 10.3390/cancers5031163 . PMC 3795384. PMID  24202339. Нитазоксанид [NTZ: 2-ацетилокси-N-(5-нитро-2-тиазолил)бензамид] — тиазолидный противопаразитарный агент с превосходной активностью против широкого спектра простейших и гельминтов. ... Нитазоксанид (NTZ) — основное соединение класса противопаразитарных соединений широкого спектра действия, называемых тиазолидами. Он состоит из нитротиазольного кольца и фрагмента салициловой кислоты, которые связаны между собой амидной связью... НТЗ, как правило, хорошо переносится, и никаких существенных побочных эффектов не было отмечено в испытаниях на людях [13]. ... In vitro НТЗ и тизоксанид действуют против широкого спектра организмов, включая простейшие виды Blastocystis hominis, C. parvum, Entamoeba histolytica, G. lamblia и Trichomonas vaginalis [13] 
5. "Информация о назначении нитазоксанида" (PDF) . Управление по контролю за продуктами и лекарствами США . Romark Pharmaceuticals. 3 марта 2004 г. стр. 1–9 . Получено 3 января 2016 г. .
6. Warren CA, van Opstal E, Ballard TE, Kennedy A, Wang X, Riggins M, Olekhnovich I, Warthan M, Kolling GL, Guerrant RL, Macdonald TL, Hoffman PS (август 2012 г.). «Амиксицил, новый ингибитор пирувата: ферредоксин оксидоредуктазы, показывает эффективность против Clostridium difficile в модели мышиной инфекции». Antimicrob. Agents Chemother . 56 (8): 4103–11. doi :10.1128/AAC.00360-12. PMC 3421617 . PMID  22585229. 
7. Хоффман PS, Брюс AM, Олехнович I, Уоррен CA, Берджесс SL, Хонтециллас R, Виладомиу M, Бассаганья-Риера J, Геррант RL, Макдональд TL (2014). «Доклинические исследования амиксицила, системного терапевтического средства, разработанного для лечения инфекций Clostridium difficile, которое также демонстрирует эффективность против Helicobacter pylori». Antimicrob. Agents Chemother . 58 (8): 4703–12. doi :10.1128/AAC.03112-14. PMC 4136022. PMID  24890599 . 

Дальнейшее чтение

• Evans MC, Buchanan BB (1965). «Фотовосстановление ферредоксина и его использование в фиксации углекислого газа субклеточной системой фотосинтетической бактерии». Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 53 (6): 1420–5. Bibcode :1965PNAS...53.1420E. doi : 10.1073/pnas.53.6.1420 . PMC  219872 . PMID  5217644.
• Gehring U, Arnon DI (1972). «Очистка и свойства -кетоглутаратсинтазы из фотосинтетической бактерии». J. Biol. Chem . 247 (21): 6963–9. doi : 10.1016/S0021-9258(19)44680-2 . PMID  4628267.
• Uyeda K, Rabinowitz JC (1971). «Пируват-ферредоксин оксидоредуктаза. 3. Очистка и свойства фермента». J. Biol. Chem . 246 (10): 3111–9. doi : 10.1016/S0021-9258(18)62202-1 . PMID  5574389.
• Uyeda K, Rabinowitz JC (1971). "Пируват-ферредоксин оксидоредуктаза. IV. Исследования механизма реакции". J. Biol. Chem . 246 (10): 3120–5. doi : 10.1016/S0021-9258(18)62203-3 . PMID  4324891.
• Charon MH, Volbeda A, Chabriere E, Pieulle L, Fontecilla-Camps JC (1999). "Структура и механизм переноса электронов пируват:ферредоксин оксидоредуктазы". Curr. Opin. Struct. Biol . 9 (6): 663–9. doi :10.1016/S0959-440X(99)00027-5. PMID  10607667.