Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
изопентенил-дифосфат-дельта-изомераза
1vcf.jpg
Октамер изопентенил-дифосфат-дельта-изомеразы, Thermus thermophilus
Идентификаторы
ЕС нет.5.3.3.2
№ CAS9033-27-6
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
Изопентенилпирофосфат-дельта-изомераза 1
Идентификаторы
Условное обозначениеIDI1
Ген NCBI3422
HGNC5387
OMIM604055
RefSeqNM_004508
UniProtQ13907
Прочие данные
Номер ЕС5.3.3.2
LocusChr. 10 п. 15.3
Искать
СтруктурыШвейцарская модель
ДоменыИнтерПро

Изопентенил пирофосфат изомераза ( ИППЫ изомераза ), также известную как изопентенил-дифосфат дельты - изомераза , [1] является изомеразами , что катализирует превращение относительно не-реактивного изопентенил пирофосфат (IPP) к более реакционноспособному электрофильному диметилаллиловому пирофосфату (DMAPP). Это изомеризация является ключевым шагом в биосинтезе из изопреноидов через мевалонатный путь и MEP путь .

изопентенилдифосфат диметилаллилдифосфат

Этот фермент принадлежит к семейству изомераз , в частности к тем внутримолекулярным оксидоредуктазам, которые транспонируют связи C = C. Систематическое название данного фермента класс изопентенил-дифосфат Delta3-Delta2-изомераза . Другие широко используемые названия включают изопентенилпирофосфат-дельта-изомеразу , метилбутенилпирофосфат-изомеразу и изопентенилпирофосфат-изомеразу . [2] [3] [4]

Ферментный механизм [ править ]

Изомераза IPP катализирует изомеризацию IPP в DMAPP посредством антарафациального переноса водорода . [5] [6] Эмпирические данные свидетельствуют о том, что эта реакции протекает по протонирования / депротонирование механизма, с добавлением протона к повторной - грани инактивированной C 3 -C 4 двойной связи , в результате переходного карбокатиона промежуточного . [7] [8] Удаление протона про-R из C 2 образует C 2 -C 3 двойная связь DMAPP.

Механизм изомеризации IPP и DMAPP. Общие доноры и акцепторы протонов показаны, потому что идентичность аминокислот, которые выполняют эти функции, окончательно не установлены.

Структура фермента [ править ]

Мультяшная диаграмма изомеразы IPP человека с каталитическим остатком цистеина (Cys87) красным цветом и остатком каталитической глутаминовой кислоты (Glu149) синим цветом (регистрационный номер RCSB Protein Data Bank 2ICJ).

Кристаллографические исследования показали, что активная форма изомеразы IPP представляет собой мономер с чередующимися α-спиралями и β-слоями . [9] [10] активный сайт из IPP изомеразы находится глубоко под землей в пределах фермента и состоит из кислоты глутаминового остатка и цистеин остатка , которые взаимодействуют с противоположными сторонами IPP подложки , в соответствии с antarafacial стереохимии изомеризации. [9] [11]Происхождение начальной стадии протонирования окончательно не установлено. Недавние данные свидетельствуют о том, что остаток глутаминовой кислоты участвует в стадии протонирования, несмотря на наблюдение, что его боковая цепь карбоновой кислоты стабилизирована в своей карбоксилатной форме. [12] Это несоответствие было устранено путем открытия молекулы воды в активном центре изомеразы IPP человека, предполагающей механизм, при котором остаток глутамина поляризует двойную связь IPP и делает его более восприимчивым к протонированию водой. [13]

Изомераза IPP также требует, чтобы двухвалентный катион сворачивался в активную конформацию. Фермент содержит несколько аминокислот , включая каталитический глутамат, которые участвуют в координации с Mg 2+ или Mn 2+ . [9] [14] Координация катиона металла с остатком глутамата стабилизирует промежуточный карбиокатион после протонирования.

Структурные исследования [ править ]

На конец 2007 г. было решено 25 структур для этого класса ферментов с кодами доступа PDB 1HX3 , 1HZT , 1I9A , 1NFS , 1NFZ , 1OW2 , 1P0K , 1P0N , 1PPV , 1PPW , 1PVF , 1Q54 , 1R67 , 1VCF , 1VCG , 1Х83 , 1Х84 , 2Б2К , 2ДХО , 2Г73 , 2Г74 , 2И6К, 2ICJ , 2ICK и 2PNY .

Биологическая функция [ править ]

Протонирование инактивированной двойной связи редко встречается в природе, что подчеркивает уникальный каталитический механизм изомеразы IPP. Изомеризация IPP в DMAPP является важным этапом в синтезе изопреноидов и производных изопреноидов, соединений, которые играют жизненно важную роль в биосинтетических путях всех живых организмов. [15] Из-за важности мелавонатного пути в биосинтезе изопреноидов, изомераза IPP обнаруживается во множестве различных клеточных компартментов, включая пластиды и митохондрии млекопитающих . [16]

Мевалонатный путь

Актуальность болезни [ править ]

Мутации в IDI1 , гене , кодирующем изомеразу 1 IPP, были вовлечены в снижение жизнеспособности ряда организмов, включая дрожжи Saccharomyces cerevisiae , нематоду Caenorhabditis elegans и растение Arabidopsis thaliana . [17] [18] [19] Хотя не было никаких доказательств того, что мутации IDI1 напрямую связаны с заболеванием человека, геномный анализ выявил увеличение числа копий около двух генов изомеразы IPP у значительной части пациентов со спорадическим боковым амиотрофическим склерозом., предполагая, что изомераза может играть роль в этом заболевании. [20]

Ссылки [ править ]

  1. ^ «IDI1 - Изопентенил-дифосфат дельта-изомераза - Saccharomyces cerevisiae (штамм ATCC 204508 / S288c) (пекарские дрожжи) - ген и белок IDI1» . UniProt . Проверено 6 июня +2016 .
  2. ^ Канэд К, Kuzuyama Т, Такаги М, Хаякав Y, Сет H (2001). «Необычная изопентенилдифосфат-изомераза, обнаруженная в кластере генов мевалонатного пути из штамма CL190 Streptomyces sp.» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 98 (3): 932–7. DOI : 10.1073 / pnas.020472198 . PMC 14687 . PMID 11158573 .  
  3. ↑ Епископ JM (1983). «Клеточные онкогены и ретровирусы». Анну. Rev. Biochem . 52 : 301–54. DOI : 10.1146 / annurev.bi.52.070183.001505 . PMID 6351725 . 
  4. ^ Агранов BW, Eggerer H, Henning U, Линен F (1960). «Биосинтез терпенов. VII. Изопентенилпирофосфат-изомераза». J. Biol. Chem . 235 : 326–32. PMID 13792054 . 
  5. ^ Корнфорт JW, Корнфорт RH, Popják G, Енгоян л (сентябрь 1966). «Исследования биосинтеза холестерина. XX. Стерический курс декарбоксилирования 5-пирофосфомевалоната и образования углерод-углеродной связи в биосинтезе фарнезилпирофосфата». Журнал биологической химии . 241 (17): 3970–3987. PMID 4288360 . 
  6. ^ Корнфорт RH, Popják G (1969). «Химический синтез субстратов биосинтеза стеролов». В Раймонде Британской Колумбии (ред.). Методы в энзимологии . 15 . Академическая пресса. С. 359–390.
  7. ↑ Рирдон JE, Абелес RH (сентябрь 1986). «Механизм действия изопентенилпирофосфатизомеразы: свидетельство промежуточного соединения иона карбония». Биохимия . 25 (19): 5609–5616. DOI : 10.1021 / bi00367a040 . PMID 3022798 . 
  8. ↑ Street IP, Christensen DJ, Poulter CD (1990). «Водородный обмен во время катализируемой ферментами изомеризации изопентенилдифосфата и диметилаллилдифосфата». Журнал Американского химического общества . 112 (23): 8577–8578. DOI : 10.1021 / ja00179a049 .
  9. ^ a b c Hall NR, Fish DE, Hunt N, Goldin RD, Guillou PJ, Monson JR (июнь 1992 г.). «Есть ли связь между ангиогенезом и метастазированием при раке груди?». Хирургическая онкология . 1 (3): 223–229. DOI : 10.1016 / 0960-7404 (92) 90068-V . PMID 1285217 . 
  10. ^ Чжэн W, вс F, Bartlam M, Li X, Li R, Рао Z (март 2007). «Кристаллическая структура изопентенилдифосфатизомеразы человека при разрешении 1,7 A показывает ее каталитический механизм в биосинтезе изопреноидов». Журнал молекулярной биологии . 366 (5): 1447–1458. DOI : 10.1016 / j.jmb.2006.12.055 . PMID 17250851 . 
  11. ↑ Street IP, Coffman HR, Baker JA, Poulter CD (апрель 1994). «Идентификация Cys139 и Glu207 как каталитически важных групп в активном центре изопентенилдифосфата: диметилаллилдифосфатизомеразы». Биохимия . 33 (14): 4212–4217. DOI : 10.1021 / bi00180a014 . PMID 7908830 . 
  12. ^ Вутерс Дж, Oudjama Y, Баркли SJ, Трико С, Сталон В, Droogmans л, Полтер компакт (апрель 2003 г.). «Каталитический механизм изопентенилдифосфат-изомеразы Escherichia coli включает Cys-67, Glu-116 и Tyr-104, как предполагают кристаллические структуры комплексов с аналогами переходного состояния и необратимыми ингибиторами» . Журнал биологической химии . 278 (14): 11903–11908. DOI : 10.1074 / jbc.M212823200 . PMID 12540835 . 
  13. ↑ Zhang C, Liu L, Xu H, Wei Z, Wang Y, Lin Y, Gong W (март 2007 г.). «Кристаллические структуры изомеразы IPP человека: новое понимание каталитического механизма». Журнал молекулярной биологии . 366 (5): 1437–1446. DOI : 10.1016 / j.jmb.2006.10.092 . PMID 17137593 . 
  14. ^ Бонанно JB, Эдо С, Ишвар Н, Пипер U, Романовский МДж, Ильин В, Gerchman С.Е., Kycia Н, Studier FW, Сали А, Burley SK (ноябрь 2001 г.). «Структурная геномика ферментов, участвующих в биосинтезе стеролов / изопреноидов» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 98 (23): 12896–12901. Bibcode : 2001PNAS ... 9812896B . DOI : 10.1073 / pnas.181466998 . PMC 60796 . PMID 11698677 .  
  15. ↑ Bach TJ (март 1995 г.). «Некоторые новые аспекты биосинтеза изопреноидов в растениях - обзор». Липиды . 30 (3): 191–202. DOI : 10.1007 / BF02537822 . PMID 7791527 . S2CID 3999323 .  
  16. ^ Рамос-Вальдивия AC, ван дер Хейден R, Verpoorte R (декабрь 1997 года). «Изопентенилдифосфатизомераза: основной фермент в биосинтезе изопреноидов. Обзор его биохимии и функции». Отчеты о натуральных продуктах . 14 (6): 591–603. DOI : 10.1039 / np9971400591 . PMID 9418296 . 
  17. ↑ Mayer MP, Hahn FM, Stillman DJ, Poulter CD (сентябрь 1992 г.). «Нарушение и картирование IDI1, гена изопентенилдифосфатизомеразы в Saccharomyces cerevisiae». Дрожжи . 8 (9): 743–748. DOI : 10.1002 / yea.320080907 . PMID 1441751 . S2CID 19430360 .  
  18. ^ Yochem J, зал DH, Bell LR, Hedgecock Е.М., Герман RK (апрель 2005). «Изопентенил-дифосфат-изомераза необходима для жизнеспособности Caenorhabditis elegans». Молекулярная генетика и геномика . 273 (2): 158–166. DOI : 10.1007 / s00438-004-1101-х . PMID 15765206 . S2CID 1637634 .  
  19. ^ Окада К, Касахар Н, Yamaguchi S, Kawaide Н, Камия Y, Nojiri Н, Н Ямана (апрель 2008 г.). «Генетические доказательства роли изопентенилдифосфат-изомеразы в пути мевалоната и развитии растений у Arabidopsis» . Физиология растений и клеток . 49 (4): 604–616. DOI : 10.1093 / PCP / pcn032 . PMID 18303110 . 
  20. ^ Като Т, Emi М, Сато Н, Arawaka S, Вада М, Kawanami Т, Т Katagiri, Tsuburaya К, Toyoshima я, Танака F, G Sobue, Мацубара К (ноябрь 2010 г.). «Сегментное увеличение числа копий в области генов изопентенилдифосфатизомеразы при спорадическом боковом амиотрофическом склерозе». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях . 402 (2): 438–442. DOI : 10.1016 / j.bbrc.2010.10.056 . PMID 20955688 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • изопентенилдифосфат + дельта-изомераза в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)