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]
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]
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]
Ниже приведены ферменты, в которых молибдоптерин используется в качестве кофактора или простетической группы . [5] Молибдоптерин представляет собой:
Название ИЮПАК 8-ил]метилдигидрофосфат
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)
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)
Ключ InChI HPEUEJRPDGMIMY-UHFFFAOYSA-N