Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Диригентные белки являются членами класса белков, которые определяют стереохимию соединения, синтезируемого другими ферментами. [1] Первый диригентный белок был обнаружен у Forsythia intermedia . Было обнаружено, что этот белок направляет стереоселективный биосинтез (+) - пинорезинола из мономеров кониферилового спирта: [2]

Реакция радикалов монолигнола в присутствии диригентного белка с образованием (+) - пинорезинола

Лигнан биосинтез катализируемой с помощью окислительных ферментов . [3] В пробирке реакция приводит к неоднородной смеси димерных соединений. [4] Когда во время реакции присутствует диригентный белок, один стереоизомер одного соединения сильно обогащается. Диригентные белки, по-видимому, не обладают собственной активностью по образованию окислительных радикалов; в отсутствие окислительного фермента реакции не будет. [5]

Недавно у Arabidopsis thaliana был идентифицирован второй, энантиокомплементарный диригентный белок , который управляет энантиоселективным синтезом (-) - пинорезинола . [6]

Деятельность [ править ]

При биосинтезе лигнанов окислительные ферменты осуществляют перенос электронов, связанный с протонами, для удаления атома водорода из монолигнолов , образуя промежуточный радикал. Затем эти промежуточные соединения вступают в реакцию обрыва радикала с образованием одного из множества димеров, известных как лигнаны . [7] Реакции in vitro кониферилового спирта (обычного монолигнола ) в присутствии окислительных ферментов производят большое количество различных димеров в различных концентрациях. [8] Когда присутствует диригентный белок из " Forsythia intermedia ", производство (+) - пинорезинолазначительно обогащен, а других продуктов гораздо меньше. Поскольку это обогащение настолько выражено, предполагается, что фермент производит исключительно (+) - пинорезинол и конкурирует с небелковой реакцией связывания, которая дает гетерологичную смесь продуктов. [9] Это было подтверждено анализом различных смесей, полученных с различными концентрациями присутствующих дириговых белков. Механизм, с помощью которого достигается такая стереоселективность, в настоящее время не совсем понятен. Однако, поскольку реакция не протекает в отсутствие окислительных ферментов, диригентный белок, по-видимому, сам по себе не катализирует окисление кониферилового спирта с образованием радикалов.

В присутствии диригентного белка из Forsythia intermedia производство (+) - пинорезинола значительно увеличивается, в то время как производство других продуктов димеризации подавляется.

Активность диригового белка из Forsythia intermedia специфична для кониферилового спирта. [10] Когда другие монолигнолы, такие как п-кумариловый спирт и синапиловый спирт , взаимодействуют in vitro с окислительными ферментами в присутствии диригентного белка, они производят гетерологичную смесь продуктов, неотличимую от идентичных экспериментов в отсутствие диригентного белка.

Структура [ править ]

Эксперименты с круговым дихроизмом показали, что вторичная структура диригентного белка из Forsythia intermedia состоит в основном из β-складчатых пластин и петлевых структур. Третичная структура не решена, но было подтверждено, что белок является димерным. Каждый димер имеет один сайт связывания для кониферилового спирта, всего два сайта связывания. [11] Один конифериловый спирт может связываться с каждым участком, так что геометрия реакции между ними ограничена, увеличивая производство (+) - пинорезинола и подавляя производство других продуктов.

Биологическое значение [ править ]

В отсутствие диригового белка пинорезинол является относительно второстепенным продуктом биосинтеза лигнана. Когда присутствует дириговый белок, он становится основным продуктом. Биологическое значение (+) - пинорезинола в растениях до конца не изучено, но было обнаружено, что он эффективен как средство отпугивания муравьев у гусениц капустной бабочки , которые получают это соединение из своего рациона. [12] Это может служить аналогичной оборонительной цели в Forsythia intermedia . [13]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Николсон, Ральф L .; Уилфред Вермеррис; Вермеррис Уилфред (2006). Биохимия фенольных соединений . Берлин: Springer. стр.  107 -108. ISBN 1-4020-5163-8.
  2. ^ Davin LB, Wang HB, Crowell AL, et al. (1997). «Стереоселективное бимолекулярное феноксирадикальное связывание вспомогательным (диригентным) белком без активного центра». Наука . 275 (5298): 362–6. DOI : 10.1126 / science.275.5298.362 . PMID 8994027 . 
  3. ^ Уорд RS (1982). «Синтез лигнанов и неолигнанов» . Обзоры химического общества . 11 : 75–125. DOI : 10.1039 / CS9821100075 .
  4. ^ Fournand D, Катала B, C Лапьер (январь 2003). «Начальные этапы катализируемой пероксидазой полимеризации кониферилового спирта и / или синапилальдегида: исследование влияния pH электрофорезом в капиллярной зоне». Фитохимия . 62 (2): 139–46. DOI : 10.1016 / S0031-9422 (02) 00573-3 . PMID 12482448 . 
  5. ^ Davin LB; Льюис Н.Г. (август 2005 г.). «Дириджентное феноксирадикальное сочетание: достижения и проблемы». Текущее мнение в области биотехнологии . 16 (4): 398–406. DOI : 10.1016 / j.copbio.2005.06.010 .
  6. ^ Pickel B, Constantin MA, Pfannsteil J, J Conrad, Beifuss U, Шаффер A (март 2007). «Энантиокомплементарный диригентный белок для энантиоселективного окислительного связывания фенолов, катализируемого лакказой». Angewandte Chemie . 53 (4): 273–284. DOI : 10.1007 / s10086-007-0892-х .
  7. ^ Сарканен, Симо; Льюис, Норман (1998). Биосинтез лигнина и лигнана . Колумбус, Огайо: Американское химическое общество. ISBN 0-8412-3566-X.
  8. ^ Fournand D, Катала B, C Лапьер (январь 2003). «Начальные этапы катализируемой пероксидазой полимеризации кониферилового спирта и / или синапилальдегида: исследование влияния pH электрофорезом в капиллярной зоне». Фитохимия . 62 (2): 139–46. DOI : 10.1016 / S0031-9422 (02) 00573-3 . PMID 12482448 . 
  9. Перейти ↑ Halls SC, Davin LB, Kramer DM, Lewis NG (2004). «Кинетическое исследование связывания радикалов кониферилового спирта с (+) - пинорезинолом, образующим диригентный белок». Биохимия . 43 (9): 2587–95. DOI : 10.1021 / bi035959o . PMID 14992596 . 
  10. ^ Ким, МК; Jeon J.-H .; Fujita M .; Davin LB; Льюис Н.Г. (2002). «Семейство западного красного кедра (Thuja plicata) 8-8 'DIRIGENT демонстрирует различные паттерны экспрессии и консервативную специфичность связывания монолигнолов». Молекулярная биология растений . 49 (2): 199–214. DOI : 10,1023 / A: 1014940930703 .
  11. Перейти ↑ Halls SC, Lewis NG (июль 2002 г.). «Вторичные и четвертичные структуры (+) - пинорезинол-образующего диригентного белка». Биохимия . 41 (30): 9455–61. DOI : 10.1021 / bi0259709 . PMID 12135368 . 
  12. ^ Шредер ФК, дель Кампо М.Л., Грант Дж. Б. и др. (Октябрь 2006 г.). «Пинорезинол: лигнол растительного происхождения, защищающий гусеницу» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 103 (42): 15497–501. DOI : 10.1073 / pnas.0605921103 . PMC 1622851 . PMID 17030818 .  
  13. Перейти ↑ Schmitt J, Peterson M (2002). «Накопление пинорезинола и матирезинола в суспензионной культуре клеток Forsythia × intermedia». Культура растительных клеток, тканей и органов . 68 (1): 91–98. DOI : 10,1023 / A: 1012909131741 .