3-дегидрохинатсинтаза

Следовательно, этот фермент имеет один субстрат , 3-дезокси-арабиногептулозонат-7-фосфат, и два продукта , 3-дегидрохинат и фосфат . Белок использует НАД ^+, чтобы катализировать реакцию. ^[2]^[3] Эта реакция является частью пути шикимата, который участвует в биосинтезе ароматических аминокислот.

3-Дегидрохинатсинтаза принадлежит к семейству лиаз , а именно к углеродно-кислородным лиазам, действующим на фосфаты. Этот фермент участвует в биосинтезе фенилаланина , тирозина и триптофана . В нем используется один кофактор - кобальт (Co ²⁺ ).

Реакция катализируется 3-дегидрохинатсинтазой.

Фон

Путь шикимата состоит из семи этапов, каждый из которых катализируется ферментом . Путь шикимата отвечает за производство прекурсоров ароматических аминокислот , которые необходимы для нашего питания, потому что мы не можем синтезировать их в нашем организме. Только растения, бактерии и микробные эукариоты способны продуцировать ароматические аминокислоты. Этот путь в конечном итоге превращает фосфоенолпируват и 4-эритрозофосфат в хоризмат., предшественник ароматических аминокислот. 3-Дегидрохинатсинтаза - это фермент, катализирующий реакцию на второй стадии этого пути. Эта вторая стадия реакции удаляет фосфат из 3-дезокси-D-арабиногептулозонат-7-фосфата, что приводит к 3-дегидрохинату. 3-Дегидрохинатсинтаза является мономерным ферментом и имеет молекулярную массу 39000. ^[4] 3-дегидрохинатсинтаза активируется неорганическим фосфатом, и для ее активности требуется НАД + , хотя реакция в целом нейтральна, когда катализируется ферментом. ^[4]

Функция

3-Дегидрохинатсинтаза использует сложный многоступенчатый механизм, который включает окисление спирта, β-элиминирование фосфата, восстановление карбонила, раскрытие цикла и внутримолекулярную альдольную конденсацию. ^[5] Дегидрохинатсинтаза требует НАД + и кофактора кобальта, чтобы катализировать превращение 3-дезокси-D-арабиногептулозонат-7-фосфата в 3-дегидрохинат. Дегидрохинатсинтаза представляет особый интерес из-за ее сложной активности по сравнению с ее небольшим размером. ^[5] У большинства бактерий этот фермент выполняет только одну функцию. Однако у грибов и простейших он является частью пентафункционального комплекса AROM, который включает в себя второй, третий, четвертый, пятый и шестой этапы пути шикимата. Вместе с3-дегидрохинатдегидратаза , 3-дегидрохинатсинтаза составляет ядро этого комплекса. ^[6]

Приложения

3-Дегидрохинатсинтаза катализирует вторую стадию пути шикимата, который необходим для производства ароматических аминокислот бактериями, растениями и грибами, но не млекопитающими. Это делает его идеальной мишенью для новых противомикробных средств, антипаразитарных средств и гербицидов. ^[1] Другие ферменты шикиматного пути уже используются в качестве гербицидов. Раундап, распространенный гербицид, производимый Monsanto , действует путем ингибирования другого фермента в пути шикимата . Путь шикимата - идеальный выбор для гербицидов, потому что этот путь не существует у животных или людей, поэтому люди не подвергаются прямому воздействию. Roundup использует ингибитор фермента , глифосат., чтобы заблокировать одну из ступеней пути шикимата. Глифосат ингибирует 5-енолпирувилшикимат-3-фосфат-синтазу (EPSP-синтазу), что в конечном итоге блокирует производство ароматических аминокислот , и без ароматических аминокислот растения не могут выжить. Однако компания Monsanto разработала бактериальную форму ВПСП-синтазы, которая не подавлялась Раундапом. Monsanto ввела этот ген в растения с помощью агробактерий, и в результате получилось растение, устойчивое к Roundup. Это означало, что все растения без бактериального гена умрут, что приведет к гораздо более высокой степени борьбы с сорняками.

На этом карикатурном изображении 3-дегидрохинатсинтазы показано расположение вторичной структуры белка.

3-дегидрохинатсинтаза взаимодействует со своими субстратами NAD ⁺ , карбафосфонатом и Zn ²⁺ , которые показаны в виде сфер на этом изображении.

Это представление 3-дегидрохинатсинтазы показывает поверхность фермента, а также активный центр, который можно увидеть в середине.

Номенклатура

Систематическое название данного фермента класса 3-дезокси-арабино-heptulonate-7-фосфат фосфат-лиазы (циклизации 3-dehydroquinate образующих) . Другие широко используемые названия включают 5-дегидрохинатсинтазу, 5-дегидрохинатсинтазу, дегидрохинатсинтазу, 3-дегидрохинатсинтетазу, 3-дезокси-арабиногептулозонат-7-фосфат-фосфат-лиазу (циклизирующую) и 3-дезокси-арабин. -гептулонат-7-фосфатфосфат-лиаза (циклизирующая).

использованная литература

^ a b PDB : 3CLH ; Лю Дж.С., Ченг В.К., Ван Х.Дж., Чен Ю.С., Ван В.К. (август 2008 г.). «Открытие ингибитора на основе структуры дегидрохинатсинтазы Helicobacter pylori». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях . 373 (1): 1–7. DOI : 10.1016 / j.bbrc.2008.05.070 . PMID 18503755 .; визуализировано с помощью MacPyMOL
Перейти ↑ Hawkins AR, Lamb HK (август 1995). «Молекулярная биология многодоменных белков. Избранные примеры». Европейский журнал биохимии . 232 (1): 7–18. DOI : 10.1111 / j.1432-1033.1995.tb20775.x . PMID 7556173 .
^ Barten R, Meyer TF (апрель 1998). «Клонирование и характеристика гена Neisseria gonorrhoeae aroB». Молекулярная и общая генетика . 258 (1–2): 34–44. DOI : 10.1007 / s004380050704 . PMID 9613570 . S2CID 26380973 .
^ a b Херрманн К.М., Уивер Л.М. (июнь 1999 г.). «Путь Шикимате». Ежегодный обзор физиологии растений и молекулярной биологии растений . 50 : 473–503. DOI : 10.1146 / annurev.arplant.50.1.473 . PMID 15012217 .
↑ a b Negron L, Patchett ML, Parker EJ (2011). «Экспрессия, очистка и характеристика дегидрохинат-синтазы из Pyrococcus furiosus» . Ферментные исследования . 2011 : 134893. дои : 10,4061 / 2011/134893 . PMC 3092513 . PMID 21603259 .
^ Арора Верасто, H; Логотети, М; Альбрехт, Р; Лейтнер, А; Zhu, H; Хартманн, доктор медицины (6 июля 2020 г.). «Архитектура и функциональная динамика пятифункционального комплекса АРОМ». Природа Химическая биология . 16 (9): 973–978. DOI : 10.1038 / s41589-020-0587-9 . PMID 32632294 . S2CID 220375879 .

дальнейшее чтение

Ротенберг С.Л., Спринсон ДБ (декабрь 1970 г.). «Механизм и стереохимия 5-дегидрохинатсинтетазы» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 67 (4): 1669–72. Bibcode : 1970PNAS ... 67.1669R . DOI : 10.1073 / pnas.67.4.1669 . PMC 283410 . PMID 5275368 .
Шринивасан PR, Ротшильд Дж., Спринсон ДБ (октябрь 1963 г.). «Ферментативное превращение 7-фосфата 3-дезокси-d-арабино-гептулозоновой кислоты в 5-дегидрохинат» . Журнал биологической химии . 238 (10): 3176–82. DOI : 10.1016 / S0021-9258 (18) 48643-7 . PMID 14085358 .
Бендер С.Л., Мехди С., Ноулз-младший (сентябрь 1989 г.). «Дегидрохинатсинтаза: роль катионов двухвалентных металлов и никотинамидадениндинуклеотида в катализе». Биохимия . 28 (19): 7555–60. DOI : 10.1021 / bi00445a009 . PMID 2514789 .
Карпентер Е.П., Хокинс А.Р., Фрост Д.В., Браун К.А. (июль 1998 г.). «Структура дегидрохинатсинтазы показывает активный центр, способный к многоступенчатому катализу». Природа . 394 (6690): 299–302. Bibcode : 1998Natur.394..299C . DOI : 10,1038 / 28431 . PMID 9685163 . S2CID 4423190 .

[pmid18503755-1] PDB : 3CLH ; Лю Дж.С., Ченг В.К., Ван Х.Дж., Чен Ю.С., Ван В.К. (август 2008 г.). «Открытие ингибитора на основе структуры дегидрохинатсинтазы Helicobacter pylori». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях . 373 (1): 1–7. DOI : 10.1016 / j.bbrc.2008.05.070 . PMID 18503755 .; визуализировано с помощью MacPyMOL

[pmid7556173-2] Перейти ↑ Hawkins AR, Lamb HK (август 1995). «Молекулярная биология многодоменных белков. Избранные примеры». Европейский журнал биохимии . 232 (1): 7–18. DOI : 10.1111 / j.1432-1033.1995.tb20775.x . PMID 7556173 .

[pmid9613570-3] Barten R, Meyer TF (апрель 1998). «Клонирование и характеристика гена Neisseria gonorrhoeae aroB». Молекулярная и общая генетика . 258 (1–2): 34–44. DOI : 10.1007 / s004380050704 . PMID 9613570 . S2CID 26380973 .

[pmid15012217-4] Херрманн К.М., Уивер Л.М. (июнь 1999 г.). «Путь Шикимате». Ежегодный обзор физиологии растений и молекулярной биологии растений . 50 : 473–503. DOI : 10.1146 / annurev.arplant.50.1.473 . PMID 15012217 .

[pmid21603259-5] Negron L, Patchett ML, Parker EJ (2011). «Экспрессия, очистка и характеристика дегидрохинат-синтазы из Pyrococcus furiosus» . Ферментные исследования . 2011 : 134893. дои : 10,4061 / 2011/134893 . PMC 3092513 . PMID 21603259 .

[6] Арора Верасто, H; Логотети, М; Альбрехт, Р; Лейтнер, А; Zhu, H; Хартманн, доктор медицины (6 июля 2020 г.). «Архитектура и функциональная динамика пятифункционального комплекса АРОМ». Природа Химическая биология . 16 (9): 973–978. DOI : 10.1038 / s41589-020-0587-9 . PMID 32632294 . S2CID 220375879 .

[2]

vтеФерменты
Деятельность	Активный сайт Связывающий сайт Каталитическая триада Оксианионная дыра Ферментная неразборчивость Каталитически совершенный фермент Коэнзим Кофактор Ферментный катализ
Регулирование	Аллостерическая регуляция Сотрудничество Ингибитор ферментов Активатор ферментов
Классификация	Номер ЕС Ферментное суперсемейство Семейство ферментов Список ферментов
Кинетика	Кинетика ферментов Диаграмма Иди – Хофсти Заговор Ханеса – Вульфа Заговор Лайнуивера – Берка Кинетика Михаэлиса – Ментен
Типы	EC1 Оксидоредуктазы ( список ) EC2 Трансферазы ( список ) EC3 Гидролазы ( список ) EC4 Lyases ( список ) EC5 Изомеразы ( список ) Лигазы EC6 ( список ) EC7 Translocases ( список )