Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
аргининдекарбоксилаза
Decamer.png
Трехмерное изображение пентамера гомодимеров аргининдекарбоксилазы
Идентификаторы
Номер ЕС4.1.1.19
Количество CAS9024-77-5
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
БРЕНДАBRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
Структуры PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтологияAmigo / QuickGO
Поиск
ЧВКстатьи
PubMedстатьи
NCBIбелки

Кислотно-индуцированная Аргинин декарбоксилаза (Adia) , также обычно упоминается как аргинин декарбоксилаза , является ферментом , ответственным за катализировать превращение L-аргинин в агматиндеиминазе и диоксид углерода . В процессе декарбоксилирования потребляется протон и используется кофактор пиридоксаль-5'-фосфата (PLP) , аналогичный другим ферментам, участвующим в метаболизме аминокислот , таким как орнитиндекарбоксилаза и глутаминдекарбоксилаза . [1] Он содержится в бактериях и вирусах., хотя большинство исследований до сих пор сосредоточено на формах фермента в бактериях. Во время декарбоксилирования аргинина, катализируемого AdiA, необходимый протон расходуется из цитоплазмы клетки, что помогает предотвратить чрезмерное накопление протонов внутри клетки и служит для увеличения внутриклеточного pH. [2] Аргинин декарбоксилаза является частью ферментной системы в кишечных палочках ( кишечная палочка ) , [3] сальмонеллы Typhimurium , [4] и метан-продуцирующих бактерии Methanococcus jannaschii [5] , что делает эти организмы кислотостойкими и позволяет им выживать в сильнокислой среде.

Структура [ править ]

Аргининдекарбоксилаза - это мультимер белковых субъединиц. Например, форма этого фермента в E. coli - ок. 800 кД декамера идентичных субъединиц , и состоит в пентамере из димеров . [6] Каждую субъединицу можно разделить на пять доменов : (1) аминоконцевой домен крыла, (2) линкерный домен, (3) PLP-связывающий домен, (4) аспартатаминотрансфераза - (AspAT-) как small домен и (5) карбокси-концевой домен. [3] AspAT-подобный небольшой домен, PLP-связывающий домен и карбокси-конецдомен образуют открытую чашевидную структуру. Крыловой домен простирается от трех других доменов как ручка чаши, а линкерный домен соединяет эти две части вместе. В целом пять доменов связаны друг с другом посредством водородных связей и электростатических взаимодействий . [3]

Мономер аргинин-декарбоксилазы, показывающий: (A) Крыловой домен (фиолетовый); (B) линкерный домен (красный); (C) PLP-связывающий домен (оранжевый); (D) AspAT-подобный небольшой домен (синий); (E) карбокси-концевой домен (зеленый). Создано из 2VYC.

В аргининдекарбоксилазе E. coli каждый гомодимер имеет два активных центра, которые скрыты примерно на 30 Å от поверхности димера. Активный сайт, обнаруженный в PLP-связывающем домене, состоит из кофактора PLP, связанного с остатком лизина в форме основания Шиффа . Фосфат группа PLP удерживается на месте за счет образования водородных связей с алкогольными боковыми цепями нескольких сериновых и треонина остатков, а также посредством водородных связей с имидазола боковой цепи гистидина остатка. Протонированный азот в ароматическом кольце PLP связан водородными связями.с карбоксилатом в боковой цепи аспарагиновой кислоты. [3]

Ключевые остатки, которые взаимодействуют с PLP в активном сайте. Создано из 2VYC.

Механизм [ править ]

Механизм действия аргининдекарбоксилазы аналогичен механизму других дезаминирующих и декарбоксилирующих ферментов PLP при использовании промежуточного соединения основания Шиффа . [7] Первоначально остаток Lys386 замещается в реакции трансаминирования подсостоянием L-аргинина, образуя основание Шиффа аргинина с кофактором PLP. [8] Затем происходит декарбоксилирование карбоксилатной группы аргинина, при этом предполагается, что разорванная связь CC перпендикулярна пиридиновому кольцу PLP . [9] Пиридиновая азотная группа действует как электроноакцепторная группа, которая способствует разрыву связи CC. Протонированиеаминокислоты приводит к образованию нового основания Шиффа, которое впоследствии подвергается реакции трансаминирования остатком лизина аргининдекарбоксилазы , регенерируя каталитически активный PLP и высвобождая агмантин в качестве продукта. Хотя была выдвинута гипотеза, что протонированный остаток гистидина участвует в стадии протонирования в качестве источника протонов [10], идентичность протонодонорного остатка в аргининдекарбоксилазе еще не подтверждена.

Механизм действия аргининдекарбоксилазы (AdiA)

Функция [ править ]

Аргининдекарбоксилаза является одним из основных компонентов аргинин-зависимой кислотной устойчивости (AR3) [11], которая позволяет E. coli достаточно долго выживать в очень кислой среде желудка, чтобы пройти через пищеварительный тракт и заразить человека- хозяина. Фермент потребляет цитоплазматический протон в реакции декарбоксилирования, не позволяя pH клетки становиться слишком кислым. Активность фермента зависит от pH окружающей среды. На более основных клеточных уровнях pH фермент существует в неактивной гомодимерной форме, как электростатическое отталкивание между отрицательно заряженными кислотными остатками.в доменах крыла предотвращают сборку гомодимеров в каталитически активный декамер. Когда клеточная среда становится более кислой, эти остатки становятся нейтрально заряженными в результате протонирования. При меньшем электростатическом отталкивании между гомодимерами фермент может собираться в виде каталитически активного декамера. [12] Эта особая стратегия сборки, используемая аргининдекарбоксилазой E. coli , также обычно используется другими ацидофильными организмами, чтобы справиться с кислыми условиями роста. [13]В целом активность аргининдекарбоксилазы в отношении кислотостойкости двукратная. Поверхностные белковые остатки гомодимера поглощают протоны, что приводит к образованию активных декамеров, которые дополнительно увеличивают потребление протонов в результате реакции декарбоксилирования. Аргининдекарбоксилаза работает в тандеме с антипортерами аргининдекарбоксилазы (AdiC) , другим компонентом AR3, которые обменивают внеклеточный субстрат аргинина на внутриклеточный побочный продукт декарбоксилирования. [14] [15]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Paiardini А, Contestabile R, Пряжка А.М., Челлини В (2014). «PLP-зависимые ферменты» . BioMed Research International . 2014 : 856076. дои : 10,1155 / 2014/856076 . PMC  3914556 . PMID  24527459 .
  2. ^ Boeker EA, Снелл EE (январь 1971). «[225] Аргининдекарбоксилаза ( Escherichia coli B)». Методы в энзимологии . 17 : 657–662. DOI : 10.1016 / 0076-6879 (71) 17114-5 . ISBN 9780121818777.
  3. ^ a b c d Андрелл Дж., Хикс М.Г., Палмер Т., Карпентер EP, Ивата С., Махер М.Дж. (май 2009 г.). «Кристаллическая структура индуцированной кислотой аргининдекарбоксилазы из Escherichia coli : обратимая сборка декамеров контролирует активность ферментов». Биохимия . 48 (18): 3915–27. DOI : 10.1021 / bi900075d . PMID 19298070 . 
  4. ^ Дека G, Бхарат SR, Савитри HS, Мурти MR (сентябрь 2017). «Структурные исследования декамерной аргининдекарбоксилазы S. Typhimurium (ADC): связывание пиридоксаль-5'-фосфата вызывает конформационные изменения». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях . 490 (4): 1362–1368. DOI : 10.1016 / j.bbrc.2017.07.032 . PMID 28694189 . 
  5. ^ PDB : 1MT1 ; Толберт В.Д., Грэм Д.Е., Уайт Р.Х., Иалик С.Е. (март 2003 г.). «Пирувоил-зависимая аргининдекарбоксилаза из Methanococcus jannaschii: кристаллические структуры саморасщепляющейся формы профермента S53A». Структура . 11 (3): 285–94. DOI : 10.1016 / S0969-2126 (03) 00026-1 . PMID 12623016 . 
  6. ^ Boeker Е.А., Снелл EE (апрель 1968). «Аргининдекарбоксилаза из Escherichia coli . II. Диссоциация и реассоциация субъединиц». Журнал биологической химии . 243 (8): 1678–84. PMID 4870600 . 
  7. Перейти ↑ Eliot AC, Kirsch JF (2004). «Пиридоксальфосфатные ферменты: механистические, структурные и эволюционные соображения». Ежегодный обзор биохимии . 73 : 383–415. DOI : 10.1146 / annurev.biochem.73.011303.074021 . PMID 15189147 . 
  8. ↑ Джон Р.А. (апрель 1995 г.). «Пиридоксальфосфатзависимые ферменты». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Структура белка и молекулярная энзимология . 1248 (2): 81–96. DOI : 10.1016 / 0167-4838 (95) 00025-р . PMID 7748903 . 
  9. ↑ Toney MD (январь 2005 г.). «Специфичность реакции пиридоксальфосфатных ферментов». Архивы биохимии и биофизики . 433 (1): 279–87. DOI : 10.1016 / j.abb.2004.09.037 . PMID 15581583 . 
  10. Перейти ↑ Akhtar M, Stevenson DE, Gani D (август 1990). «Папоротник L-метиониндекарбоксилаза: кинетика и механизм декарбоксилирования и абортивного переаминирования». Биохимия . 29 (33): 7648–60. DOI : 10.1021 / bi00485a014 . PMID 2271524 . 
  11. ↑ Lin J, Smith MP, Chapin KC, Baik HS, Bennett GN, Foster JW (сентябрь 1996). «Механизмы кислотной устойчивости энтерогеморрагической кишечной палочки » . Прикладная и экологическая микробиология . 62 (9): 3094–100. DOI : 10,1128 / AEM.62.9.3094-3100.1996 . PMC 168100 . PMID 8795195 .  
  12. ↑ Nowak S, Boeker EA (март 1981). « Индуцибельная аргининдекарбоксилаза Escherichia coli B: активность димера и декамера». Архивы биохимии и биофизики . 207 (1): 110–6. DOI : 10.1016 / 0003-9861 (81) 90015-1 . PMID 7016035 . 
  13. ^ Ричард H, Фостер JW (сентябрь 2004 г.). « Системы устойчивости к глутамату и аргинину, вызываемые Escherichia coli, увеличивают внутренний pH и обратный трансмембранный потенциал» . Журнал бактериологии . 186 (18): 6032–41. DOI : 10.1128 / jb.186.18.6032-6041.2004 . PMC 515135 . PMID 15342572 .  
  14. Перейти ↑ Gong S, Richard H, Foster JW (август 2003 г.). «YjdE (AdiC) представляет собой аргинин: агматиновый антипортер, необходимый для аргинин-зависимой кислотной устойчивости Escherichia coli » . Журнал бактериологии . 185 (15): 4402–9. DOI : 10.1128 / jb.185.15.4402-4409.2003 . PMC 165756 . PMID 12867448 .  
  15. ^ Айер R, Williams C, C Миллер (ноябрь 2003). «Аргинин-агматиновый антипортер с экстремальной кислотостойкостью у Escherichia coli » . Журнал бактериологии . 185 (22): 6556–61. DOI : 10.1128 / jb.185.22.6556-6561.2003 . PMC 262112 . PMID 14594828 .