Аспартаткарбамоилтрансфераза

Аспартаткарбамоилтрансфераза (также известная как аспартатранскарбамоилаза или АТСаза ) катализирует первую стадию пути биосинтеза пиримидина ( EC 2.1.3.2 ). [1]

В E. coli фермент представляет собой мультисубъединичный белковый комплекс, состоящий из 12 субъединиц (всего 300 кДа). [2] Состав субъединиц C 6 R 6 , образующих 2 тримера каталитических субъединиц (34 кДа) и 3 димера регуляторных субъединиц (17 кДа). Особое расположение каталитических и регуляторных субъединиц в этом ферменте обеспечивает комплекс с сильно аллостерическим поведением по отношению к его субстратам. [3] Фермент является архетипическим примером аллостерической модуляции тонкого контроля метаболических ферментативных реакций.

ATCase не следует кинетике Михаэлиса-Ментен . Наоборот, он находится между низкоактивным, низкоаффинным «напряженным» и высокоактивным, высокоаффинитным «расслабленным» состояниями. [4] Связывание субстрата с каталитическими субъединицами приводит к сдвигу равновесия в сторону R-состояния, тогда как связывание CTP с регуляторными субъединицами приводит к сдвигу равновесия в сторону Т-состояния. Связывание АТФ с регуляторными субъединицами приводит к сдвигу равновесия в сторону R-состояния. [5]

АТСаза является строго регулируемым ферментом, который катализирует первую стадию биосинтеза пиримидина, конденсацию L-аспартата и карбамоилфосфата с образованием N-карбамил-L-аспартата и неорганического фосфата . Катализ с помощью ATCase служит стадией, ограничивающей скорость биосинтеза пиримидина, поскольку она изменяет его каталитическую скорость в ответ на клеточные уровни как пиримидинов , так и пуринов . Конечный продукт пиримидинового пути, ЦТФ , снижает каталитическую скорость, тогда как АТФ , конечный продукт параллельного пуринового пути, увеличивает каталитическую скорость.

Последующее обсуждение структуры, каталитического центра и аллостерического сайта основано на прокариотической версии ATCase, особенно E. coli .

Ранние исследования показали, что ATCase состоит из двух разных типов полипептидных цепей, которые играют разные роли. [7] Каталитические субъединицы катализируют карбамилирование аминогруппы аспартата , но не обладают регуляторными свойствами, в то время как регуляторные субъединицы не обладают какой-либо каталитической активностью, но содержат регуляторные участки для эффекторного связывания. Холофермент ATCase состоит из двух каталитических тримеров, которые находятся в контакте и удерживаются вместе тремя регуляторными димерами, поэтому нативная форма фермента содержит шесть цепей каждого типа с общей молекулярной массой 310 кДа .

Схематическая диаграмма структуры ATCase, изображающая пространственное расположение зеленых регуляторных (R) и синих каталитических (C) субъединиц. Перерисовано и изменено из Ke et al. , 1984. [6]