Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эноил-КоА-изомераза
1sg4.jpg
Тример 3,2-транс-еноил-КоА-изомеразы, человек
Идентификаторы
ЕС нет.5.3.3.8
№ CAS62213-29-0
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
BRENDABRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
Структуры PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтологияAmigo / QuickGO
Поиск
ЧВКстатьи
PubMedстатьи
NCBIбелки

Эноил-КоА- (∆) изомераза , также известная как додеценоил-КоА- (∆) изомераза , 3,2-транс-еноил-КоА-изомераза , ∆3 (цис), ∆2 (транс) -еноил-КоА-изомераза или ацетилен-аллен изомеразы , [1] представляет собой фермент , который катализирует превращение цис- или транс - двойных связей в кофермента А (КоА) связанных жирных кислот в гамма- углерода (положение 3) к транс - двойных связей в бета- углерода (положение 2) как показано ниже:

Эноил-КоА-изомеразная реакция cis-trans.svg

Этот фермент играет важную роль в обмене веществ из ненасыщенных жирных кислот в бета - окисления .

Механизм [ править ]

Рисунок 1: Механизм реакции еноил-КоА-изомеразы

Эноил-КоА- изомераза участвует в бета-окислении , одном из наиболее часто используемых путей деградации жирных кислот , ненасыщенных жирных кислот с двойными связями в углеродных позициях с нечетными номерами . [2] Это достигается путем сдвига положения двойных связей в промежуточных соединениях ацил-КоА и превращения 3-цис- или транс-еноил-КоА в 2-транс-еноил-КоА. Поскольку ключевой этап разложения жирных кислот с двойными связями в положениях углерода с четными номерами также приводит к образованию 3-транс-еноил-КоА у млекопитающих идрожжей , еноил-КоА- изомераза также технически необходима для их метаболизма . [3] Механизм реакции подробно показан на рис. 1, [4], а основание, которое инициирует изомеризацию, и группы NH, которые стабилизируют промежуточный продукт , расположены в активном центре еноил-коА- изомеразы .

Поскольку она действует на этапе, непосредственно предшествующем действительному бета-окислению, и образует двойную связь, идущую от бета- углерода (положение 2), еноил-КоА- изомераза участвует как в НАДФН- зависимом, так и в НАДФН- независимом путях бета-окисления. . [5] двойная связь служит в качестве мишени окисления и углерода -До- углерода разрыв связи , тем самым сокращая жирных кислот цепь.

Подклассификация [ править ]

Еноил-CoA изомеразу можно разделить на три класса:

  • монофункциональный митохондриальный
  • монофункциональный пероксисомальный
  • многофункциональный

В монофункциональных митохондриальных и пероксисе ферментов находятся в митохондриях и пероксисе из эукариота , соответственно. Многофункциональные ферменты обнаружены у бактерий и в пероксисомах некоторых эукариот , но они выполняют две функции: N-концевой домен работает так же, как и другие классы еноил-CoA- изомераз, а C-концевой домен работает как дегидрогеназа , в частности до 3-гидроксиактил-КоА. [4] Средимитохондриальная еноил-Ко-А-изомераза: короткоцепочечная и длинноцепочечная [4]. [6] В иммуноблоттинге антитела анализировали против всей еноил-КоА-изомеразы. Тем не менее, два из этих изомераз имели антитело крепления: короткую цепь изомеразы и пероксис многофункциональный фермента. [6] Был один фермент, который не обладал специфичностью связывания с этим антителом : митохондриальная длинноцепочечная изомераза. Длинноцепочечная изомераза была обнаружена, когда она элюировалась при более низкой концентрации фосфата калия в градиенте. [6] [7] Таким образом, было сделано открытие трех подклассов изомеразы еноил-КоА.

Хотя все три класса ферментов имеют одинаковую функцию, их аминокислотные последовательности мало перекрываются . Например, только 40 из 302 аминокислотных последовательностей (13%) совпадают между монофункциональными пероксисомными и митохондриальными ферментами у человека . [4] На самом деле, в млекопитающих , то пероксомальный фермент имеет дополнительный N-концевой домен , который не присутствует в митохондриальном аналоге. [8] Кроме того, было обнаружено, что это субъединица пероксисомального трифункциональногофермент (pTFE) и способствует лишь незначительным расщеплениям цепи жирных кислот . В этом смысле для многих высших организмов митохондриальный фермент необходим для получения максимальной энергии из липидов и питания мышц . [9]

Если фермент неясен, прореагируйте с производным еноил-КоА. Если фермент выделяет более одного продукта, это многофункциональный фермент. Если он выделяет один продукт, это исключительно еноил-Ко-Al-изомераза. [10]

Митохондрии (как коротко-, так и длинноцепочечные) печени крысы содержат более одной еноил-Ко-А-изомеразы. [10] Чтобы еще больше поддержать идею о том, что изомеразы с короткой и длинной цепью элюируются при разной концентрации фосфата калия, они не имеют сходной первичной полипептидной структуры, следовательно, они не должны быть связаны эволюционно. [6] [11] Пероксис из растений и крыса печени очень разные по тому , как они действуют. Несмотря на сходство первичной структуры , между разными образцами есть различия. Начнем с того, что пероксисомы печени крысы являются многофункциональнымфермент, включая еноил-КоА-изомеразу, еноил-КоА- гидратазу и L - (-) - 3-гидроксиацил-КоА- дегидрогеназу . [12] Три разных фермента находятся на этом объекте (многофункциональный белок), позволяя этому ферменту выполнять изомеризацию, гидратацию и дегидратацию. [13] [14] Изомеразная активность многофункционального фермента проявляется на аминоконцевой каталитической половине белка вместе с гидратазной активностью. [15] дегидрогеназы активность еноил-СоА происходит в карбоксильном конце. [15]После дальнейшего исследования сайта связывания CoA на аминоконцевой половине многофункционального белка , субстрат CoA не переносится через водную фазу из фазы изомеризации в сайт гидратации или не имеет объемной фазы. [11] [16] Это устраняет необходимость в ферменте, переносящем субстрат . [17] С другой стороны, семядоли превращают длинноцепочечный 3-транс-еноил-КоА, длинноцепочечный 3-цис-еноил-КоА и короткоцепочечный 3-цис-еноил-КоА в свои 2-транс -enoyl-CoA соответствующие формы. [13] Как упоминалось ранее, растениееноил-КоА-изомераза образует исключительно 2-транс- изомер в качестве продукта . Он не действует на виды 4-цис-еноил-КоА или 2-транс-4-транс-диеноил-КоА. [13] При сравнении продуктов пероксисомы растения и многофункционального фермента печени крысы , растение не проявляет гидратазной активности. [13] Растительная форма не образовывала 2-цис-изомер (из еноил-КоА-гидратазы) или D- или L-3-гидроксипроизводное (L - (-) - 3-гидроксиацил-КоА дегидрогеназа): продукты многофункционального фермента. печени крысы . [13] Скорость оборота этих двух подразделений пероксисомочень разные. Отношение Kcat / Km в семядолях составляет 10 ^ 6 M-1s-1, что превосходит соотношение 0,07 * 10 ^ 6 M-1s-1. [13] Из-за высокой скорости обновления пероксисомы растений содержат меньшее количество еноил-КоА-изомеразы, чем их аналоги в печени крысы . [13]

В печени крысы митохондриальная еноил-КоА-изомераза и пероксисомальная еноил-КоА-изомераза, встроенные в многофункциональный фермент, имеют сходство в последовательности первичной структуры. [15] При сравнении аминоконцевой половины E. coli с аминоконцевой половиной печени крысы было обнаружено сходство первичной и вторичной структуры ближе к середине аминоконцевого конца. [15] Эта консервативная область должна быть важна для структуры и функции этого специфического фермента, поскольку проявляется одинаково как в E. coli, так и в печени крысы . [15] [18]

Структура [ править ]

Все классы еноили-КоА изомеразы принадлежат к семейству ферментов , в гидратазной / изомеразе или crotonase надсемейства, а при исследовании с рентгеновской кристаллографией , демонстрируют общую структурную особенность семьи, N-концевой сердечник с спиралью складки состоит из четырех витков, каждый виток состоит из двух бета-листов и одной альфа-спирали . [19]

В еноил-КоА- изомеразе два бета-слоя являются частью каталитического сайта , поскольку группы NH остатков, следующих за бета-слоями, присоединяются к карбонильному кислороду промежуточного ацил-КоА . Формирование этого оксианионного отверстие стабилизирует переходное состояние от фермента -catalyzed реакции. [4]

Рисунок 2: Каталитические сайты изомеразы Enoyl-CoA в дрожжах

Более того, остаток глутамата, расположенный рядом с полостями тела, заполненными молекулами воды и выстланными гидрофобными или неполярными боковыми цепями , также был идентифицирован как часть каталитического сайта . В своей депротонированной форме глутамат может действовать как основание и удалять протон из промежуточного ацил-КоА . Полости тела помогают в переставив глутамата боковую цепь , чтобы сохранить протон , а затем доставить его обратно в ацил-КоА, на другом угле должность. [4]

Рисунок 3: Тримерный диск еноил-КоА-изомеразы в дрожжах

NH-содержащие остатки были идентифицированы как Ala70 и Leu126, а глутамат как Glu158 в пероксисомальных ферментах у видов дрожжей Saccharomyces cerevisiae . Их относительное расположение на ферменте можно сравнить на рисунке 2. [4]

В ферментах по гидратазной / изомеразе или crotonase надсемейства , как правило , тримерные диски димеризованных в гексамеры . Широкий спектр их субстрат - фермента специфичность происходит от вариаций расстояний между тримерными дисками и их ориентацией. [20] Однако, человек митохондриальной еноил-СоА - изомеразы является тример и ориентирует жирной кислоты хвост в совершенно другом направлении от , что видно вгексамеры . [8] тримерный диск пероксисом ферментов в Saccharomyces CEREVISIAE отображается на рисунке 3. [20]

История [ править ]

Эноил-КоА- изомераза была впервые идентифицирована и очищена из митохондрий печени крыс в 1960-х и 1970-х годах с помощью гель-фильтрации и ионообменной хроматографии . [21] С тех пор все классы еноил-КоА- изомеразы , митохондриальные , пероксисомальные и многофункциональные, были идентифицированы у различных организмов, включая большее количество млекопитающих , растений и одноклеточных организмов.

К 1994 году , используя крысу еноила-СоА - изомеразу кДНКа в качестве зонда гибридизации , человек еноили-СоА - изомераза кДНК может быть секвенирован и клонирован . [2] В том же году, сам белок был выделен, не сродством к крысиным антителом или кДНК зондами , [3] , но путем совместной очистки с трансферазы , человека глутатион S-трансферазы. [22]

В попытках исследовать человеческий еноил-СоА - изомеразу подробно, митохондриальный фермент в млекопитающих печени был идентифицирован в качестве потенциальных биологических маркеров для метаболических заболеваний из - за его повышенные уровни в дефектных клетках , и связан дефекты жирных кислот , бета-окислении в болезни человека [22], которые будут уточнены в следующем разделе.

Клиническое значение [ править ]

В организме человек , дефекты в бета-окисление результате механизма в hypoketotic гипергликемии , в симптоме от голода , из - за неэффективное использование жирных кислот в качестве основного источника энергии . [9] Было обнаружено, что нарушение обмена веществ происходит на генетическом уровне: крысы без генов еноил-КоА- изомеразы также демонстрировали высокий уровень глюкозы в крови . Более того, биологический маркер этого состояния мог быть идентифицирован как моча.у этих крыс были обнаружены высокие концентрации ненасыщенных дикарбоновых кислот со средней длиной цепи , состояние, называемое дикарбоновая ацидурия. [9]

Более поздние исследования связывают инфекцию вируса гепатита C (HCV) с дефектами деградации жирных кислот , в частности, с нарушениями в еноил-КоА- изомеразе . [23] ВГС является основной причиной хронического гепатита , цирроза и рака печени , и более 180 миллионов человек во всем мире страдают от него. [24] Из - за длительной задержки в вирусе и не существующие методы лечения , чтобы избавить вирус специфически, [25] HCV является серьезной проблемой, которая вызывает больше смертей , чем ВИЧ / СПИДа в Соединенных Штатах, [26], но его угрозе до сих пор не уделяется должного внимания. Необходимость в лечении, специфичном для ВГС, очень важна, и, по словам Джона Уорда, директора отдела гепатита CDC , это может спасти до 120 000 жизней. [26]

В соответствии с белком профилирования в человеческой печени биопсии из HCV пациентов, корреляция была первоначально обнаружена между дисфункциональными митохондриальными процессами, которые включают бета-окисление и ВГС . [27] В самом деле, липиды играют важную роль в репликации цикла HCV , и в « в естественных условиях » образцов из HCV пациентов, многие липиды были найдены в изобилии помощи ВГС в вирусной поглощения, репликация РНКи секреция из клеток-хозяев . Ферменты , регулирующие метаболизм жирных кислот , в том числе еноил-КоА- изомераза , также были усилены . [23] Методы подавления генов показали, что еноил-КоА- изомераза играет важную роль в репликации РНК ВГС , и открыли способы остановить инфекцию ВГС на внутриклеточном уровне. [23]

См. Также [ править ]

  • Метаболизм жирных кислот
  • Изомераза
  • 2,4-диеноил-КоА редуктаза 1

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Запись ENZYME 5.3.3.8" . Проверено 1 марта 2012 года .
  2. ^ a b Янссен Ю., Финк Т., Лихтер П., Стоффель В. (сентябрь 1994 г.). «Человеческая митохондриальная 3,2-транс-еноил-КоА-изомераза (DCI): структура гена и локализация в хромосоме 16p13.3». Геномика . 23 (1): 223–8. DOI : 10.1006 / geno.1994.1480 . PMID 7829074 . 
  3. ^ a b Килпонен Дж. М., Хайринен Х. М., Рен М., Хилтунен Дж. К. (май 1994 г.). «Клонирование кДНК и аминокислотная последовательность митохондриальной дельта 3 дельта 2-еноил-КоА-изомеразы человека: сравнение человеческого фермента с его крысиным аналогом, митохондриальной короткоцепочечной изомеразой» . Биохим. Дж . 300 (1): 1–5. DOI : 10.1042 / bj3000001 . PMC 1138113 . PMID 8198519 .  
  4. ^ a b c d e f Мурсула AM, ван Аалтен DM, Хилтунен JK, Wierenga RK (июнь 2001 г.). «Кристаллическая структура дельта (3) -дельта (2) -еноил-КоА изомеразы». J. Mol. Биол . 309 (4): 845–53. DOI : 10.1006 / jmbi.2001.4671 . PMID 11399063 . S2CID 69172923 .  
  5. ^ Ло MJ, Smeland TE, Шукри K, Schulz H (январь 1994). «Дельта 3,5, дельта 2,4-диеноил-КоА-изомераза из митохондрий печени крысы. Очистка и характеристика нового фермента, участвующего в бета-окислении ненасыщенных жирных кислот» . J. Biol. Chem . 269 (4): 2384–8. PMID 8300563 . 
  6. ^ a b c d Йоханна М. КИЛПОНЕН; Пайви М.ПАЛОСААРИ; Я. Калерво ХИЛТУНЕН (1990). «Возникновение длинноцепочечной дельта-3, дельта-2-еноил-КоА-изомеразы в печени крысы» . Биологическая химия . 269 (1): 223–226. DOI : 10.1042 / bj2690223 . PMC 1131556 . PMID 2375752 .  
  7. ^ Брайан В. Гейсбрехт; Дай Чжу; Керстин Шульц; Катя Нау; Джеймс С. Моррелл; Майкл Герати; Хорст Шульц; Ральф Эрдманн; Стивен Дж. Гулд (1998). «Молекулярная характеристика Saccharomyces cerevisiae delta3, delta2-Enoyl-CoA Isomerase» . Биологическая химия . 273 (50): 33184–33191. DOI : 10.1074 / jbc.273.50.33184 . PMID 9837886 . 
  8. ^ a b Партанен С.Т., Новиков Д.К., Попов А.Н., Мурсула А.М., Хилтунен Ю.К., Веренга Р.К. (сентябрь 2004 г.). «Кристаллическая структура 1,3А митохондриальной дельта3-дельта2-еноил-КоА-изомеразы человека демонстрирует новый способ связывания жирной ацильной группы». J. Mol. Биол . 342 (4): 1197–208. DOI : 10.1016 / j.jmb.2004.07.039 . PMID 15351645 . 
  9. ^ a b c Janssen U, Stoffel W (май 2002 г.). «Нарушение митохондриального бета-окисления ненасыщенных жирных кислот у мышей с дефицитом 3,2-транс-еноил-КоА-изомеразы» . J. Biol. Chem . 277 (22): 19579–84. DOI : 10.1074 / jbc.M110993200 . PMID 11916962 . 
  10. ^ a b Palosaari PM; Хилтунен, JK (1991). «Очистка и характеристика растительной пероксисомальной дельта2, дельта3-еноил-КоА-изомеразы, действующей на 3-цис-еноил-КоА и 3-транс-еноил-КоА» (PDF) . Евро. J. Biochem . 196 (3): 699–705. DOI : 10.1111 / j.1432-1033.1991.tb15868.x . PMID 2013292 .  
  11. ^ a b Птииви М. Палосаари, Йоханна М. Килпонен, Райя Т. Сормунен, Ильмо Э. Хассин и Й. Калерво Хилтунен (1989). «Характеристика митохондриального изонзима крысы» (PDF) . Журнал биологической химии . 265 (6): 3347–3353. PMID 2154476 .  CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  12. ^ Герхард Мюллер-Ньюен; Уве Янссен; Вильгельм Стоффель (1995). «Эноил-КоА гидратаза и изомераза образуют суперсемейство с общим остатком глутамата в активном центре» . Евро. J. Biochem . 228 (1): 68–73. DOI : 10.1111 / j.1432-1033.1995.tb20230.x . PMID 7883013 . 
  13. ^ a b c d e f g Палосаари, П. М., Килпонен, Дж. М., Сормунен, Р. Т., Хассинен, 1. Э. и Хилтунен, Дж. К (1990). «Дельта 3, дельта 2-еноил-КоА изомеразы. Характеристика митохондриального изофермента у крысы». J. Biol. Chem . 265 : 3347–53. PMID 2154476 . CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  14. ^ Дунъянь Чжан; Вэньфэн Юй; Брайан В. Гейсбрехт; Стивен Дж. Гулд; Говард Спречер; Хорст Шульц (2002). «Функциональная характеристика изомераз delta3, delta2-Enoyl-CoA из печени крысы» . Биологическая химия . 277 (11): 9127–9132. DOI : 10,1074 / jbc.m112228200 . PMID 11781327 . 
  15. ^ a b c d e Пайви М. Палосаари, Мауно Вихинен, Пекка 1. Манцалаг, Стефан Э. Х. Алекссонл, Тайна Пихлаяниеми и Й. Калерво Хилтунен (1991). «Сходство аминокислотной последовательности митохондриальной короткоцепочечной дельта3, дельта2-еноил-КоА-изомеразы и пероксисомальной многофункциональной дельта3, дельта2-еноил-КоА-изомеразы, 2-еноил-КоА-гидратазы, 3-гидроксиацил-КоА-дегидрогеназы» (PDF ) . Журнал биологической химии . 266 (17): 10750–10753. PMID 2040594 .  CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  16. ^ Патриция С. Бэббит; Джордж Л. Кеньон (1992). «Происхождение 4-хлорбензоатдегалогеназы: анализ идентичности аминокислотных последовательностей среди семейств ацил: адениллигаз, еноил-CoA гидратаз / изомераз и ацил-CoA тиоэстераз». Биохимия . 31 (24): 5594–5604. DOI : 10.1021 / bi00139a024 . PMID 1351742 . 
  17. ^ Ану М. Mursula, Даан М. Ф. ван Aalten, Дж Kalervo Hiltunen и Рик К. Wierenga (2001). «Кристаллическая структура дельта3-дельта2-еноил-КоА изомеразы». Молекулярная биология . 309 (4): 845–853. DOI : 10.1006 / jmbi.2001.4671 . PMID 11399063 . S2CID 69172923 .  CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  18. ^ Анер Gurvitz, Ана М. Mursula, Андреас Firzinger, Барбара Гамильтон, Seppo Х. Kilpela ················· Еп, Андреас Хартиг, Гельмут Руис, Дж Kalervo Hiltunen и Ханспитер Rottensteiner (1998). «Для роста дрожжей Saccharomyces cerevisiae на ненасыщенных жирных кислотах необходима пероксисомальная дельта3-цис-дельта2-транс-еноил-КоА-изомераза, кодируемая ECI1» . Биологическая химия . 273 (47): 31366–31374. DOI : 10.1074 / jbc.273.47.31366 . PMID 9813046 . CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  19. ^ Гурвиц А., Мурсула А.М., Фирзингер А. и др. (Ноябрь 1998 г.). «Пероксисомальная дельта3-цис-дельта2-транс-еноил-КоА-изомераза, кодируемая ECI1, необходима для роста дрожжей Saccharomyces cerevisiae на ненасыщенных жирных кислотах» . J. Biol. Chem . 273 (47): 31366–74. DOI : 10.1074 / jbc.273.47.31366 . PMID 9813046 . 
  20. ^ a b Мурсула AM, Хилтунен JK, Wierenga RK (январь 2004 г.). «Структурные исследования дельта (3) -дельта (2) -еноил-КоА-изомеразы: вариабельный способ сборки тримерных дисков суперсемейства кротоназ» . FEBS Lett . 557 (1–3): 81–7. DOI : 10.1016 / S0014-5793 (03) 01450-9 . PMID 14741345 . 
  21. ^ Штоффель W, Грол M (декабрь 1978 г.). «Очистка и свойства 3-цис-2-транс-еноил-КоА-изомеразы (додеценоил-КоА-дельта-изомеразы) из митохондрий печени крысы». Hoppe-Seyler's Z. Physiol. Chem . 359 (12): 1777–82. DOI : 10.1515 / bchm2.1978.359.2.1777 . PMID 738702 . 
  22. ^ a b Takahashi Y, Hirata Y, Burstein Y, Listowsky I (декабрь 1994 г.). «Дельта-3, дельта-2-еноил-КоА-изомераза представляет собой белок, который совместно очищается с S-трансферазами глутатиона человека из аффинных матриц S-гексилглутатиона» . Биохим. Дж . 304 (3): 849–52. DOI : 10.1042 / bj3040849 . PMC 1137411 . PMID 7818490 .  
  23. ^ a b c Расмуссен А.Л., Даймонд Д.Л., Макдермотт Дж. Э. и др. (Ноябрь 2011 г.). «Системная вирусология определяет фермент окисления митохондриальных жирных кислот, додеценоил-кофермент А-дельта-изомеразу, необходимый для репликации вируса гепатита С и вероятного патогенеза» . J. Virol . 85 (22): 11646–54. DOI : 10,1128 / JVI.05605-11 . PMC 3209311 . PMID 21917952 .  
  24. ^ Розен, Хьюго Р. (июнь 2011 г.). «Хроническая инфекция гепатита С». Медицинский журнал Новой Англии . 364 (25): 2429–2438. DOI : 10.1056 / NEJMcp1006613 . PMID 21696309 . S2CID 19755395 .  
  25. ^ Амэмия F, Маекав S, Итакур Y, и др. (Февраль 2008 г.). «Ориентация на липидный обмен при лечении вирусной инфекции гепатита С» . J. Infect. Дис . 197 (3): 361–70. DOI : 10.1086 / 525287 . PMID 18248300 . 
  26. ^ a b «Гепатит С убивает больше американцев, чем ВИЧ / СПИД» . Голос Америки, Здоровье . 27 февраля 2012 . Проверено 3 марта 2012 года .
  27. ^ Diamond DL, Jacobs JM, Paeper B и др. (Сентябрь 2007 г.). «Протеомное профилирование биопсий печени человека: фиброз, вызванный вирусом гепатита С, и митохондриальная дисфункция» . Гепатология . 46 (3): 649–57. DOI : 10.1002 / hep.21751 . PMID 17654742 .