stringtranslate.com

Молибдоптерин

Четыре этапа пути биосинтеза кофактора молибдена (Moco), происходящие у бактерий и человека: (i) радикально-опосредованная циклизация гуанозин-5'-трифосфата (GTP) в (8S)-3,8-цикло-7,8-дигидрогуанозин-5́- трифосфат (3,8-cH2GTP), (ii) образование циклического пираноптеринмонофосфата (cPMP) из 3,8-cH2GTP, (iii) превращение cPMP в молибдоптерин (MPT), (iv) встраивание молибдата в MPT с образованием Моко (человеческие ферменты в скобках).

Молибдоптерины представляют собой класс кофакторов , присутствующих в большинстве молибденсодержащих и всех вольфрамсодержащих ферментах. Синонимами молибдоптерина являются: MPT и пираноптерин-дитиолат. Номенклатура этой биомолекулы может сбивать с толку: сам молибдоптерин не содержит молибдена; скорее, это название лиганда ( птерина ), который связывает активный металл. После того как молибдоптерин в конечном итоге образует комплекс с молибденом, полный лиганд обычно называют кофактором молибдена .

Молибдоптерин состоит из пираноптерина, сложного гетероцикла , в котором пиран слит с птериновым кольцом. Кроме того, в пирановом кольце присутствуют два тиолата , которые служат лигандами в молибдо- и вольфрамоферментах. В некоторых случаях алкилфосфатная группа заменяется алкилдифосфатным нуклеотидом . Ферменты, которые содержат кофактор молибдоптерина, включают ксантиноксидазу , ДМСО-редуктазу , сульфитоксидазу и нитратредуктазу .

Единственными молибденсодержащими ферментами, не содержащими молибдоптеринов, являются нитрогеназы (ферменты, связывающие азот). Они содержат железо-серный центр совсем другого типа, который также содержит молибден. [5]

Биосинтез

В отличие от многих других кофакторов, кофактор молибдена (Moco) не может использоваться в качестве питательного вещества. Таким образом, кофактор требует биосинтеза de novo . Биосинтез кофактора молибдена происходит в четыре этапа: (i) радикально-опосредованная циклизация нуклеотида, гуанозинтрифосфата (GTP), в (8S)-3',8-цикло-7,8-дигидрогуанозин-5'-трифосфат ( 3', 8-cH 2 GTP ), (ii) образование циклического монофосфата пираноптерина (cPMP) из 3',8-cH 2 GTP , (iii) превращение цПМФ в молибдоптерин (MPT), (iv) внедрение молибдата в MPT, чтобы сформировать Moco. [6] [7]

Две ферментативно-опосредованные реакции превращают гуанозинтрифосфат в циклический фосфат пираноптерина. Одним из этих ферментов является радикал SAM , семейство ферментов, часто связанных с реакциями образования связей C—X (X = S, N). [8] [7] [6] Этот промежуточный пираноптерин затем превращается в молибдоптерин под действием трех дополнительных ферментов. При этом превращении образуется эндитиолат, хотя заместители серы остаются неизвестными. Сера переносится из цистеинилперсульфида способом, напоминающим биосинтез железосерных белков . Монофосфат аденилируется (соединяется с АДФ) на этапе, который активирует кофактор для связывания Мо или W. Эти металлы импортируются в виде их оксианионов, молибдата и вольфрамата .

В некоторых ферментах, таких как ксантиноксидаза , металл связан с одним молибдоптерином, тогда как в других ферментах, например, в ДМСО-редуктазе , металл связан с двумя кофакторами молибдоптерина. [9]

Модели активных центров ферментов, содержащих молибдоптерин, основаны на классе лигандов, известных как дитиолены . [10]

Производные вольфрама

Некоторые бактериальные оксидоредуктазы используют вольфрам аналогично молибдену , используя его в комплексе вольфрам- птерин с молибдоптерином. Таким образом, молибдоптерин может образовывать комплексы либо с молибденом, либо с вольфрамом. Ферменты, использующие вольфрам, обычно восстанавливают свободные карбоновые кислоты до альдегидов. [11]

Первый обнаруженный фермент, требующий вольфрама, также требует селена (хотя точная форма неизвестна). Предполагается, что в этом случае пара вольфрам-селен действует аналогично паре молибден-сера некоторых ферментов, требующих кофактора молибдена. [12] Хотя было обнаружено, что вольфрамсодержащая ксантиндегидрогеназа из бактерий содержит вольфрам-молибдоптерин, а также несвязанный с белками селен (таким образом исключая возможность существования селена в форме селеноцистеина или селенометионина ), комплекс вольфрам-селен-молибдоптерин не обнаружен. были окончательно описаны. [13]

Ферменты, использующие молибдоптерин

Ниже приведены ферменты, в которых молибдоптерин используется в качестве кофактора или простетической группы . [5] Молибдоптерин представляет собой:

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "HPEUEJRPDGMIMY-UHFFFAOYSA-N" . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 4 февраля 2019 г. . Название ИЮПАК 8-ил]метилдигидрофосфат
  2. ^ "HPEUEJRPDGMIMY-UHFFFAOYSA-N" . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 4 февраля 2019 г. . ИнЧИ ИнЧИ=1S/C10H14N5O6PS2/c11-10-14-7-4(8(16)15-10)12-3-6(24)5(23)2(21-9(3)13-7)1 -20-22(17,18)19/ч2-3,9,12,23-24Н,1Н2,(Н2,17,18,19)(Н4,11,13,14,15,16)
  3. ^ «[2-Амино-4-оксо-6,7-бис(сульфанил)-3,5,5а,8,9а,10-гексагидропирано[3,2-g]птеридин-8-ил]метилдигидрофосфат» . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 4 февраля 2019 г. . ИнЧИ=1S/C10H14N5O6PS2/c11-10-14-7-4(8(16)15-10)12-3-6(24)5(23)2(21-9(3)13-7)1- 20-22(17,18)19/ч2-3,9,12,23-24Н,1Н2,(Н2,17,18,19)(Н4,11,13,14,15,16)
  4. ^ "HPEUEJRPDGMIMY-UHFFFAOYSA-N" . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 4 февраля 2019 г. . Ключ InChI HPEUEJRPDGMIMY-UHFFFAOYSA-N
  5. ^ ab Структура, синтез, эмпирическая формула дисульфгидрила. Архивировано 4 июня 2016 г. на Wayback Machine , по состоянию на 16 ноября 2009 г.
  6. ^ ab Hover BM, Tonthat NK, Шумахер М.А., Ёкояма К. (май 2015 г.). «Механизм образования пираноптеринового кольца при биосинтезе кофактора молибдена». Proc Natl Acad Sci США . 112 (20): 6347–52. Бибкод : 2015PNAS..112.6347H. дои : 10.1073/pnas.1500697112 . ПМЦ 4443348 . ПМИД  25941396. 
  7. ^ ab Hover BM, Loksztejn A, Ribeiro AA, Yokoyama K (апрель 2013 г.). «Идентификация циклического нуклеотида как загадочного промежуточного продукта в биосинтезе кофактора молибдена». J Am Chem Soc . 135 (18): 7019–32. дои : 10.1021/ja401781t. ПМЦ 3777439 . ПМИД  23627491. 
  8. ^ Мендель, Р.Р.; Леймкюлер, С. (2015). «Биосинтез кофакторов молибдена». Ж. Биол. Неорг. Хим . 20 (2): 337–347. дои : 10.1007/s00775-014-1173-y. PMID  24980677. S2CID  2638550.
  9. ^ Шварц, Г. и Мендель, Р.Р. (2006). «Биосинтез молибденового кофактора и молибденовые ферменты». Ежегодный обзор биологии растений . 57 : 623–647. doi : 10.1146/annurev.arplant.57.032905.105437. ПМИД  16669776.
  10. ^ Кискер, К.; Шинделин, Х.; Баас, Д.; Рети, Дж.; Меккеншток, RU; Кронек, ПМХ (1999). «Структурное сравнение ферментов, содержащих кофактор молибдена». ФЭМС Микробиол. Преподобный . 22 (5): 503–521. дои : 10.1111/j.1574-6976.1998.tb00384.x . ПМИД  9990727.
  11. ^ Ласснер, Эрик (1999). Вольфрам: свойства, химия, технология элемента, сплавы и химические соединения. Спрингер. стр. 409–411. ISBN 978-0-306-45053-2.
  12. ^ Штифель, Э.И. (1998). «Химия серы переходных металлов и ее отношение к ферментам молибдена и вольфрама» (PDF) . Чистое приложение. Хим . 70 (4): 889–896. дои : 10.1351/pac199870040889. S2CID  98647064.
  13. ^ Шредер Т., Риенхёфер А., Андреесен-младший (сентябрь 1999 г.). «Селенсодержащая ксантиндегидрогеназа из Eubacterium barkeri». Евро. Дж. Биохим . 264 (3): 862–71. дои : 10.1046/j.1432-1327.1999.00678.x . ПМИД  10491134.