• пуринового нуклеотид биосинтетический процесс • пуринового -рибонуклеотид биосинтетического процесс • «De Novo» IMP биосинтетического процесс • пуринового рибонуклеозид монофосфат биосинтетический процесс • «De Novo» AMP биосинтетического процесс • ответ на гипоксию • пуринового нуклеотида процесс обмена веществ • AMP биосинтетического процесс • ответ на питательное вещество • аэробное дыхание • процесс биосинтеза рибонуклеозидмонофосфата • ответ на мышечную активность • ответ на голодание • тетрамеризация белка • метаболизм
Источники: Amigo / QuickGO
Ортологи
Разновидность
Человек
Мышь
Entrez
158
11564
Ансамбль
ENSG00000239900
ENSMUSG00000022407
UniProt
P30566
P54822
RefSeq (мРНК)
NM_000026 NM_001123378 NM_001317923 NM_001363840
NM_009634
RefSeq (белок)
NP_000017 NP_001116850 NP_001304852 NP_001350769
NP_033764
Расположение (UCSC)
Chr 22: 40.35 - 40.39 Мб
Chr 15: 80.95 - 80.97 Мб
PubMed поиск
[3]
[4]
Викиданные
Просмотр / редактирование человека
Просмотр / редактирование мыши
Аденилосукцинатлиаза
«Гомотетрамерная структура ASL в Thermotoga maritima, Домен 1 выделен красным , Домен 2 - синим , Домен 3 - желтым . Эта структура была вдохновлена статьей Тота и Йейтса [5]
Идентификаторы
Номер ЕС
4.3.2.2
Количество CAS
9027-81-0
Базы данных
IntEnz
Просмотр IntEnz
BRENDA
BRENDA запись
ExPASy
Просмотр NiceZyme
КЕГГ
Запись в KEGG
MetaCyc
метаболический путь
ПРИАМ
профиль
Структуры PDB
RCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтология
Amigo / QuickGO
Поиск
ЧВК
статьи
PubMed
статьи
NCBI
белки
Adenylosuccinate лиаза (или adenylosuccinase ) представляет собой фермент , который у человека кодируется ADSL ген . [6]
Аденилосукцинатлиаза превращает аденилосукцинат в АМФ и фумарат как часть пуринового нуклеотидного цикла . ASL катализирует две реакции в пути биосинтеза пурина, который производит AMP; ASL расщепляет аденилосукцинат на AMP и фумарат , а SAICAR расщепляет на AICAR и фумарат.
Аденилосукцинатлиаза является частью суперсемейства ферментов с β-элиминацией и протекает по механизму реакции E1cb . Фермент представляет собой гомотетрамер с тремя доменами в каждом мономере и четырьмя активными сайтами на гомотетрамер.
Точечные мутации в аденилосукцинате, которые вызывают снижение ферментативной активности, вызывают клинические симптомы, которые отмечают состояние дефицита аденилосукцинатлиазы .
Этот белок может использовать морфеиновую модель аллостерической регуляции . [7]
СОДЕРЖАНИЕ
1 Функция
2 Структура
2.1 Подразделения
2.2 Мутации
3 Механизм
4 Роль в болезни
5 Терапевтические применения
6 Ссылки
7 Дальнейшее чтение
8 Внешние ссылки
Функция [ править ]
На этой блок-схеме показаны этапы биосинтеза AMP. Зеленые этапы показывают этапы, катализируемые ASL. Красные этапы показывают дефосфорилирование субстратов ASL.
Аденилосукцинатлиаза (ASL) - это фермент, который катализирует две реакции в пути биосинтеза пурина de novo . В обеих реакциях он использует механизм реакции элиминирования E1cb для отщепления фумарата от субстрата. В первой реакции ASL превращает 5-аминоимидазол- (N-сукцинилокарбоксамид) риботид (SAICAR) в 5-аминоимидазол-4-карбоксамид риботид (AICAR) и фумарат. AICAR проходит еще три реакции, прежде чем превратиться в аденилосукцинат (также называемый сукциниладенозинмонофосфатом или SAMP), который затем расщепляется на аденозинмонофосфат (AMP) и фумарат. [8] ASL важен для клеток не только из-за его участия в создании пуринов, необходимых для клеточной репликации., но также потому, что он помогает регулировать метаболические процессы, контролируя уровни AMP и фумарата в клетке. [9]
ASL расщепляет SAICAR на AICAR и фумарат, а аденилосукцинат - на AMP и фумарат. Эта цифра была навеяна одной из статьи Тота и Йейтса. [5]
Структура [ править ]
Подразделения [ править ]
Аденилосукцинатлиаза принадлежит к суперсемейству β-элиминирования и, как таковая, по своей структуре представляет собой гомотетрамер. Мономер аденилосукцинатлиазы имеет три домена. У Thermotoga maritima домен 1 содержит 7 α-спиралей в остатках 1-93, включая His68, который является высококонсервативным и ранее считался каталитической кислотой в активном центре . [5] Более поздние исследования показали, что His171 в домене 2, который ранее считался каталитическим основанием , на самом деле может действовать как каталитическая кислота, по крайней мере, в Escherichia coli . [9]Домен 2 состоит из остатков 94-341 и содержит 5 α-спиралей и единственный β-лист мономера . Домен 3 состоит из 7 α-спиралей. Ядро тетрамера состоит из четырех копий домена 2, и есть по две копии каждого из доменов 1 и 3 на каждом конце тетрамера, что придает тетрамеру D2 двугранную симметрию . Тетрамер имеет четыре активных сайта, на каждом из которых встречаются три домена. [5]
Adenylosuccinate лиазы в организме человека и Bacillus зиЫШз может быть конкурентно ингибировать с помощью подложки аналогового аденозин phosphonobutyric кислоты 2 «(3»), 5'-дифосфат (APBADP). APBADP является конкурентным ингибитором обеих реакций, катализируемых аденилосукцинатлиазой, и кинетические исследования с APBADP показывают, что субстраты для обеих реакций используют один и тот же активный центр. [10] В реакции, катализируемой ASL, расщепляющей аденилосукцинат на аденозинмонофосфат (AMP) и фумарат, AMP должен немного вращаться после завершения реакции и до высвобождения фумарата, чтобы оба продукта поместились в активном центре. [11]
Мутации [ править ]
Adenylosuccinate лиаза мутанты могут значительно пониженную активность , является ли мутация или от активного сайта. Вызывающие заболевание мутанты ASL R396C и R396H находятся на входе в активный сайт и имеют более низкий V max, чем ASL дикого типа, но мутанты K246E и L311V, которые находятся вдали от активного сайта, также вызывают снижение V max . Мутант ASL R194C находится вдали от активного сайта, и хотя он поддерживает V max, подобный ASL дикого типа, было показано, что он является наименее конформационно стабильным из пяти мутантов in vitro и по-прежнему вызывает заболевание. [12]
Механизм [ править ]
Ранее считалось, что механизм действия аденилосукцинатлиазы заключается в согласованном катализе, при котором водород на β-углероде (по отношению к выходящему азоту) отводится каталитическим основанием, в то время как уходящий азот протонируется атомом азота. каталитическая кислота для удаления E2. [5] Более свежие данные противоречат этой идее и подтверждают, что механизм на самом деле не согласован, но сначала происходит абстракция, и есть промежуточный карбанион, который стабилизируется резонансом. Для обеих реакций, катализируемых ASL, сначала происходит депротонирование углерода β до выходящего азота, затем образование и резонансная стабилизация.карбаниона и, наконец, протонирование уходящего азота, которое вызывает разрыв связи CN. [9] Экспериментальное подтверждение депротонирования, образования карбаниона и лимитирующей скорости стадии протонирования, вызывающей расщепление, означает, что это механизм E1cb. Самые последние данные предполагают, что каталитической кислотой является His171, который ранее считался каталитическим основанием, и что несколько необычно это серин в положении 295, который действует как каталитическое основание. Расщепление аденилосукцината до AMP и фумарата является упорядоченным механизмом uni-bi, что означает, что после расщепления фумарат покидает активный сайт раньше, чем это делает AMP. [13]
Механизм действия ASL. Сначала кислота депротонирует β-углерод, затем образуется карбанион и стабилизируется резонанс, наконец, азот принимает протон, и связь CN разрывается. Этот рисунок был вдохновлен статьей Цая и др. [9] ПРИМЕЧАНИЕ: структура фумарата на этом рисунке неверна. Между атомами углерода 2 и 3 должна быть двойная связь в транс-конфигурации.
Роль в болезни [ править ]
Мутированная аденилосукцинатлиаза (ASL) вызывает у пациентов клиническое заболевание, которое называется дефицитом аденилосукцинатлиазы . Это состояние встречается редко и проявляется различной степенью психомоторной отсталости , аутизма , мышечной атрофии и эпилепсии . [14] [15] Точная причина заболевания неизвестна, но возможные варианты включают недостаточный синтез пуриновых нуклеотидов для репликации клеток , нарушение цикла пуриновых нуклеотидов и накопление субстратов до токсичных уровней. Было идентифицировано несколько точечных мутаций, связанных с заболеванием, и те, которые являются гетерозиготнымипо точечной мутации здоровы, но у гомозиготных развивается клиническое заболевание. [16] Число болезнетворных генотипов продолжает расти по мере обнаружения новых мутаций, и к настоящему времени выявлено тридцать различных точечных мутаций и одна делеция, которые вызывают дефицит аденилосукцинатлиазы. [17]
Когда субстраты ASL (аденилосуцинат и SAICAR) накапливаются из-за дефицита фермента, они дефосфорилируются и превращаются в сукциниладенозин (S-Ado) и сукциниламиноимидазол карбоксимид рибозид (SAICA рибозид). [18] Обычно эти соединения не присутствуют в спинномозговой жидкости или моче, потому что ASL воздействует на большинство молекул субстрата, прежде чем они смогут накапливаться и фосфорилироваться. [15] В прошлом не существовало хорошего теста на дефицит аденилосукцинатлиазы, что затрудняло диагностику этого редкого заболевания, но недавно был разработан тест для обнаружения SAICA и S-Ado в моче. Тест недорогой и не дал ложноположительных или ложноотрицательных результатов в небольшой выборке исследователей. [19]
Считается, что рибозид SAICA может быть более токсичным соединением, поскольку он обнаруживается в более высоких концентрациях у пациентов с тяжелыми клиническими симптомами, и некоторые исследователи считают, что S-Ado может даже иметь защитное действие. Необходимо провести дополнительные исследования того, что определяет серьезность заболевания, но нестабильность ASL человека в лабораторных условиях была препятствием для этого исследования. [17]
Терапевтические приложения [ править ]
По мере роста устойчивости к противомалярийным средствам исследователи ищут новые стратегии борьбы с паразитами Plasmodium, вызывающими малярию , особенно с более смертоносным P. falciparum . Некоторые исследователи предположили , что ASL следует рассматривать в качестве потенциальной цели наркотиков , потому что хотя прерывание De Novo пути биосинтеза пурина является токсичным для хозяина, Plasmodium ASL имеет низкий уровень гомологии с человеческой ASL , которые могут принимать любые анти Plasmodium ASL наркотики достаточно специфичен, чтобы не нанести вред человеческому хозяину. [20]
Ссылки [ править ]
^ a b c GRCh38: Ensembl, выпуск 89: ENSG00000239900 - Ensembl , май 2017 г.
^ a b c GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000022407 - Ensembl , май 2017 г.
^ "Human PubMed Reference:" . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
^ «Ссылка на Mouse PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
^ a b c d e Toth EA, Yeates TO (февраль 2000 г.). «Структура аденилосукцинатлиазы, фермента с двойной активностью в пути биосинтеза пуринов de novo». Структура . 8 (2): 163–74. DOI : 10.1016 / S0969-2126 (00) 00092-7 . PMID 10673438 .
^ «Энтрез Ген: аденилосукцинатлиаза» . Проверено 1 марта 2012 .
^ Selwood T, Джаффе EK (март 2012). «Динамические диссоциирующие гомоолигомеры и контроль функции белка» . Архивы биохимии и биофизики . 519 (2): 131–43. DOI : 10.1016 / j.abb.2011.11.020 . PMC 3298769 . PMID 22182754 .
Перейти ↑ Spiegel EK, Colman RF, Patterson D (2006). «Дефицит аденилосукцинатлиазы». Молекулярная генетика и метаболизм . 89 (1–2): 19–31. DOI : 10.1016 / j.ymgme.2006.04.018 . PMID 16839792 .
^ a b c d Цай М., Ку Дж, Ип П., Колман РФ, Сегалл М.Л., Хауэлл П.Л. (июль 2007 г.). «Комплексы субстрата и продукта аденилосукцинатлиазы Escherichia coli обеспечивают новое понимание ферментативного механизма» . Журнал молекулярной биологии . 370 (3): 541–54. DOI : 10.1016 / j.jmb.2007.04.052 . PMC 4113493 . PMID 17531264 .
^ Sivendran S, Колман РФ (июль 2008). «Влияние нового нерасщепляемого аналога субстрата на мутанты дикого типа и сериновые мутанты в сигнатурной последовательности аденилосукцинатлиазы Bacillus subtilis и Homo sapiens» . Белковая наука . 17 (7): 1162–74. DOI : 10.1110 / ps.034777.108 . PMC 2442012 . PMID 18469177 .
Перейти ↑ Kozlov G, Nguyen L, Pearsall J, Gehring K (сентябрь 2009 г.). «Структура фосфат-связанной аденилосукцинатлиазы Escherichia coli идентифицирует His171 как каталитическую кислоту» . Acta Crystallographica Раздел F . 65 (Pt 9): 857–61. DOI : 10.1107 / S1744309109029674 . PMC 2795585 . PMID 19724117 .
^ Ariyananda LDE Z, Ли Р, Антонопулос С, Колман РФ (июнь 2009). «Биохимический и биофизический анализ пяти мутантов аденилосукцинатлиазы человека, связанных с заболеванием» . Биохимия . 48 (23): 5291–302. DOI : 10.1021 / bi802321m . PMC 2745324 . PMID 19405474 .
^ Bulusu В, Сринивазано В, Бопаны МП, Балары Н (апрель 2009 г.). «Выяснение специфичности субстрата, кинетического и каталитического механизма аденилосукцинатлиазы из Plasmodium falciparum». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Белки и протеомика . 1794 (4): 642–54. DOI : 10.1016 / j.bbapap.2008.11.021 . PMID 19111634 .
^ Maaswinkel-Mooij PD, Лан Л.А., Onkenhout Вт, Браувер О, Jaeken Дж, Poorthuis BJ (август 1997 г.). «Дефицит аденилосукциназы при эпилепсии в раннем младенчестве». Журнал наследственных метаболических заболеваний . 20 (4): 606–7. DOI : 10,1023 / A: 1005323512982 . PMID 9266401 .
↑ a b Lee P, Colman RF (февраль 2007 г.). «Экспрессия, очистка и характеристика стабильной рекомбинантной аденилосукцинатлиазы человека». Экспрессия и очистка белков . 51 (2): 227–34. DOI : 10.1016 / j.pep.2006.07.023 . PMID 16973378 .
^ Камень Р.Л., Аий Дж, Barshop Б.А., Jaeken Дж, ван ден Берге G, Zalkin Н, Диксон JE (апрель 1992 г.). «Мутация аденилосукцинатлиазы, связанная с умственной отсталостью и особенностями аутизма». Генетика природы . 1 (1): 59–63. DOI : 10.1038 / ng0492-59 . PMID 1302001 .
^ a b Паленчар Дж. Б., Крокко Дж. М., Колман РФ (август 2003 г.). «Характеристика мутантных аденилосукцинатлиаз Bacillus subtilis, соответствующих тяжелой недостаточности аденилосукцинатлиазы человека» . Белковая наука . 12 (8): 1694–705. DOI : 10.1110 / ps.0303903 . PMC 2323956 . PMID 12876319 .
^ Jaeken J, Ван ден Берге G (ноябрь 1984). «Детский аутичный синдром, характеризующийся наличием сукцинилпуринов в жидкостях организма». Ланцет . 2 (8411): 1058–61. DOI : 10.1016 / s0140-6736 (84) 91505-8 . PMID 6150139 .
^ Мэддокс J, T Рид (январь 1989). «Анализ мочи на дефицит аденилосукциназы у детей-аутистов». Ланцет . 1 (8630): 158–9. DOI : 10.1016 / S0140-6736 (89) 91172-0 . PMID 2563072 .
^ Маршалл В. М., Coppel RL (сентябрь 1997). «Характеристика гена, кодирующего аденилосукцинатлиазу Plasmodium falciparum». Молекулярная и биохимическая паразитология . 88 (1–2): 237–41. DOI : 10.1016 / S0166-6851 (97) 00054-6 . PMID 9274883 .
Дальнейшее чтение [ править ]
Marie S, Cuppens H, Heuterspreute M, Jaspers M, Tola EZ, Gu XX, Legius E, Vincent MF, Jaeken J, Cassiman JJ, Van den Berghe G (1999). «Мутационный анализ дефицита аденилосукцинатлиазы: восемь новых мутаций в пересмотренной полной кодирующей последовательности ADSL». Мутация человека . 13 (3): 197–202. DOI : 10.1002 / (SICI) 1098-1004 (1999) 13: 3 <197 :: AID-HUMU3> 3.0.CO; 2-D . PMID 10090474 .
Kmoch S, Hartmannová H, Stibůrková B, Krijt J, Zikánová M, Sebesta I. (июнь 2000 г.). «Аденилосукцинатлиаза человека (ADSL), клонирование и характеристика полноразмерной кДНК и ее изоформы, структура гена и молекулярные основы дефицита ADSL у шести пациентов» . Молекулярная генетика человека . 9 (10): 1501–13. DOI : 10.1093 / HMG / 9.10.1501 . PMID 10888601 .
Race V, Marie S, Vincent MF, Van den Berghe G (сентябрь 2000 г.). «Клинические, биохимические и молекулярно-генетические корреляции при дефиците аденилосукцинатлиазы». Молекулярная генетика человека . 9 (14): 2159–65. DOI : 10.1093 / HMG / 9.14.2159 . PMID 10958654 .
Табуччи А., Карлуччи Ф., Рози Ф., Герранти Р., Маринелло Е. (июнь 2001 г.). «Определение, активность и биологическая роль аденилосукцинатлиазы в клетках крови». Биомедицина и фармакотерапия . 55 (5): 277–83. DOI : 10.1016 / s0753-3322 (01) 00061-0 . PMID 11428554 .
Marie S, Race V, Nassogne MC, Vincent MF, Van den Berghe G (июль 2002 г.). «Мутация сайта связывания ядерного респираторного фактора 2 в 5'-нетранслируемой области гена ADSL у трех пациентов с дефицитом аденилосукцинатлиазы» . Американский журнал генетики человека . 71 (1): 14–21. DOI : 10.1086 / 341036 . PMC 384970 . PMID 12016589 .
Кастро М., Перес-Серда С., Меринеро Б., Гарсия М.Дж., Бернар Дж., Хиль Нагель А., Торрес Дж., Бермудес М., Гаравито П., Мари С., Винсент Ф., Ван ден Берге Г., Угарте М. (август 2002 г.). «Скрининг дефицита аденилосукцинатлиазы: клинические, биохимические и молекулярные данные у четырех пациентов». Нейропедиатрия . 33 (4): 186–9. DOI : 10,1055 / с-2002-34493 . PMID 12368987 .
Паленчар Дж. Б., Колман РФ (февраль 2003 г.). «Характеристика мутантной аденилосукцинатлиазы Bacillus subtilis, эквивалентной мутантному ферменту, обнаруженному при дефиците аденилосукцинатлиазы человека: аспарагин 276 играет важную структурную роль». Биохимия . 42 (7): 1831–41. DOI : 10.1021 / bi020640 + . PMID 12590570 .
Эдери П., Шабрие С., Себальо-Пико I, Мари С., Винсент М.Ф., Тардье М. (июль 2003 г.). «Внутрисемейная изменчивость фенотипического выражения недостаточности аденилосукцинатлиазы: отчет о трех пациентах». Американский журнал медицинской генетики Часть А . 120А (2): 185–90. DOI : 10.1002 / ajmg.a.20176 . PMID 12833398 .
Стоун Р.Л., Эйми Дж., Баршоп Б.А., Джекен Дж., Ван ден Берге Дж., Залкин Х., Диксон Дж. Э. (апрель 1992 г.). «Мутация аденилосукцинатлиазы, связанная с умственной отсталостью и особенностями аутизма». Генетика природы . 1 (1): 59–63. DOI : 10.1038 / ng0492-59 . PMID 1302001 .
Сивендран С., Паттерсон Д., Шпигель Е., МакГаун И., Коули Д., Колман Р.Ф. (декабрь 2004 г.). «Две новые мутантные аденилосукцинатлиазы человека (ASL), связанные с аутизмом, и характеристика эквивалентного мутантного ASL Bacillus subtilis» . Журнал биологической химии . 279 (51): 53789–97. DOI : 10.1074 / jbc.M409974200 . PMID 15471876 .
Внешние ссылки [ править ]
Аденилосукцинат + лиаза в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
Человек ADSL местоположение генома и ADSL ген подробно страницу в браузере УСК генома .
Человек ASL место генома и ASL ген подробно страницу в браузере УСК генома .
