Длинноцепочечные жирная ацил-СоА - лигаза (или синтетазы ) представляет собой фермент из лигазы семьи , который активирует окисление сложных жирных кислот . [2] Длинноцепочечная жирная ацил-КоА синтетаза катализирует образование жирного ацил-КоА в двухступенчатом процессе, протекающем через аденилированный промежуточный продукт. [3] Фермент катализирует следующую реакцию:
длинноцепочечные жирные кислоты - КоА-лигаза | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | ||||||||
ЕС нет. | 6.2.1.3 | |||||||
№ CAS | 9013-18-7 | |||||||
Базы данных | ||||||||
IntEnz | Просмотр IntEnz | |||||||
BRENDA | BRENDA запись | |||||||
ExPASy | Просмотр NiceZyme | |||||||
КЕГГ | Запись в KEGG | |||||||
MetaCyc | метаболический путь | |||||||
ПРИАМ | профиль | |||||||
Структуры PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | |||||||
Генная онтология | Amigo / QuickGO | |||||||
|
член семейства длинноцепочечных ацил-КоА синтетазы 1 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | ||||||
Символ | ACSL1 | |||||
Альт. символы | FACL2 | |||||
Ген NCBI | 2180 | |||||
HGNC | 3569 | |||||
OMIM | 152425 | |||||
RefSeq | NM_001995 | |||||
UniProt | P33121 | |||||
Прочие данные | ||||||
Номер ЕС | 6.2.1.3 | |||||
Locus | Chr. 4 q35 | |||||
|
Он присутствует во всех организмах, от бактерий до человека. Он катализирует предстадийную реакцию β-окисления жирных кислот или может быть включен в фосфолипиды.
Функция
Длинноцепочечная жирная ацил-КоА синтетаза, LC-FACS, играет роль в физиологической регуляции различных клеточных функций посредством производства длинноцепочечных жирных ацил-КоА сложных эфиров , которые, как сообщается, влияют на транспорт белков , активацию ферментов, ацилирование белков, передачу сигналов в клетках и регуляция транскрипции. [1] Образование жирного ацил-КоА катализируется в две стадии: стабильное промежуточное соединение молекулы жирного ацил-АМФ и затем образуется продукт - молекула ацил-КоА жирной кислоты. [4]
Жирная ацил-КоА-синтетаза катализирует активацию длинной цепи жирной кислоты до жирного ацил-КоА, требуя энергии 1 АТФ для АМФ и пирофосфата . На этом этапе используются 2 «эквивалента АТФ», потому что пирофосфат расщепляется на 2 молекулы неорганического фосфата, разрывая высокоэнергетическую фосфатную связь .
Механизм и активный сайт
Механизм для длинноцепочечной жирной ацил-КоА синтетазы - это механизм «би-уни-уни-би-пинг-понг». [1] Префиксы uni и bi относятся к количеству субстратов, которые входят в фермент, и количеству продуктов, которые покидают фермент; bi описывает ситуацию, когда в фермент одновременно попадают два субстрата. Пинг-понг означает, что продукт высвобождается до того, как другой субстрат сможет связываться с ферментом.
На первом этапе АТФ и длинноцепочечная жирная кислота попадают в активный центр фермента . В активном центре отрицательно заряженный кислород жирной кислоты атакует альфа-фосфат АТФ, образуя промежуточное соединение жирной кислоты с длинной цепью АТФ. (Шаг 1, рис. 2) На втором этапе пирофосфат (PPi) уходит, в результате чего в активном центре фермента образуется длинноцепочечная молекула жирной кислоты AMP . (Шаг 2, рис. 2) Коэнзим А теперь входит в фермент, и образуется еще один промежуточный продукт, который состоит из длинноцепочечного кофермента А жирной кислоты с АМФ (этап 3, рис. 2) В конце этого механизма высвобождаются два продукта: АМФ. и ацилкоа синтетаза. (Шаг 4, рисунок 2)
Ацил-КоА образуется из длинноцепочечных жирных кислот в результате ацильного замещения. В АТФ-зависимой реакции карбоксилат жирной кислоты превращается в тиоэфир . Конечными продуктами этой реакции являются ацил-КоА , пирофосфат (PPi) и АМФ .
Состав
Существует несколько высококонсервативных областей и 20-30% сходства аминокислотных последовательностей между членами этого суперсемейства. [1] Ферменты этого семейства состоят из большого N-концевого и малого C-концевого домена, причем каталитический сайт расположен между двумя доменами. [1] Связывание субстрата может влиять на относительное положение C- и N-концевых доменов. Предполагается, что С-концевой домен LC-FACS находится в открытой конформации, когда субстрат отсутствует, и в закрытой конформации, когда субстрат связан. [1] Доступность активного центра для растворителя снижается, когда C- и N-концевые домены сближаются. [5]
Взаимосвязь структура-функция между LC-FACS и образованием и процессингом промежуточного ацил-AMP все еще оставалась неясной. Димер с замененным доменом образуется LC-FACS с мономером, взаимодействующим в N-концевых доменах. [6] Большая электростатически положительная вогнутость расположена в задней части структуры в центральной долине гомодимера. [1] Asp15 образует межмолекулярный солевой мостик с Arg176 в димерных взаимодействиях. Межмолекулярная водородная связь образуется между карбонильной группой основной цепи Glu16 и боковой цепью Arg199. На границе раздела Glu175 образует межмолекулярный солевой мостик с Arg199. [5] [7] [8] [9] L-мотив, пептидный линкер из шести аминокислот, соединяет большой N-концевой домен и малый C-концевой домен каждого мономера LC-FACS. [1] N-концевой домен состоит из двух субдоменов: искаженного антипараллельного β-бочонка и двух β-листов, окруженных α-спиралями, образующих сэндвич αβαβα. [1] Малый С-концевой глобулярный домен состоит из двухцепочечного β-листа и трехцепочечного антипараллельного β-листа, фланкированного тремя α-спиралями. [1]
Димерное взаимодействие
Димеризация LC-FACS стабилизируется за счет солевого мостика между Asp15 последовательности A и Arg176 последовательности B. Фиг.3 показывает этот солевой мостик между этими двумя аминокислотами. Желтая линия между Asp15 и Arg176 показывает наличие солевого мостика.
Связывание АТФ с С-концевым доменом
Конформации C-конечного домена структур LC-FACS зависят от присутствия лиганда . [1] AMP-PNP, негидролизуемый аналог АТФ, связанный с LC-FACS, приводит к закрытой конформации с напрямую взаимодействующими C- и N-концевыми доменами. [1] В кристаллических структурах AMP-PNP связан в трещинах каждого мономера на границе раздела между N- и C-концевыми доменами. [1] Закрытая конформация С-концевого домена сохраняется с помощью миристроил-АМФ. [1] Три остатка в C-концевом домене, Glu443, Glu475 и Lys527, нековалентно взаимодействуют с остатками L-мотива и N-концевым доменом для стабилизации закрытой конформации. [1] Есть два типа открытых конформаций в C-концевых доменах несложной структуры. C- и N-концевые домены не взаимодействуют напрямую для обоих мономеров димера. [1] Обширная сеть водородных связей используется фрагментом АМФ связанной молекулы АТФ для удержания вместе C- и N-концевых доменов. [1]
Туннель связывания жирных кислот
Более объемные длинноцепочечные жирные кислоты связаны туннелем связывания жирных кислот, который расположен в N-концевом домене каждого мономера . [1] Большой β-лист и кластер α-спирали окружают туннель, который простирается от вогнутой полости в центральной долине до места связывания АТФ. [1] Есть два различных пути в большом центральном пути туннеля в сложной структуре, которая включает «путь АТФ» и «центральный путь», разделенных индольным кольцом Trp234 в G-мотиве. [1] Существует также еще одна ветвь центрального пути, известная как «мертвая ветвь». Индольное кольцо Trp234 закрывает туннель связывания жирных кислот в несложной структуре. [1] Он открывается, когда AMP-PNP связывается посредством образования водородной связи между β-фосфатом и азотом в кольце Trp234. [1] В течение этого времени закрытая конформация принимается доменом мобильного C-терминала. Имеется сдвиг в гибкой петле мотива G в закрытых структурах LC-FACS, что приводит к более широкой тупиковой ветви по сравнению с некомплексными формами. [1]
Сайт связывания АТФ соединен с путем АТФ, который представляет собой гидрофобный канал в туннеле связывания жирных кислот. [1] Жирная кислота входит через центральный путь, идущий от границы раздела димера вдоль β-цепи 13 до пути АТФ. [1] Связь между двумя путями блокируется индольным кольцом Trp234 в отсутствие АТФ. Молекулы воды заполняют центральный путь в комплексных структурах AMP-PNP и миристоил-AMP и через вход центрального пути они соединяются с областями основного растворителя. Основные остатки от каждого мономера, Lys219, Arg296, Arg297, Arg321, Lys350 и Lys 354, заставляют вход в центральный путь генерировать положительный электростатический потенциал. [1] Тупиковая ветвь содержит остатки 235-243 и простирается от туннеля связывания жирных кислот до α-спирали h. [1] Нижняя часть тупиковой ветви состоит из гидрофильной среды из молекул воды и полярных боковых цепей. [1]
Домены
Домены, обнаруженные в длинноцепочечной жирной ацил-КоА-синтетазе, показаны как в виде ферментов (рисунок 5), так и в виде последовательности (рисунок 6). LC-FACS имеет пять доменов. После поиска 1v26 в Entrez было показано расположение 5 доменов, которые использовались для создания рисунков 5 и 6. Цвета лент на рисунке 5 соответствуют цветам на рисунке 6.
Ингибирование длинноцепочечными жирными ацил-КоА
Долгосрочное и краткосрочное регулирование контролирует синтез жирных кислот. [4] Долгосрочная регуляция синтеза жирных кислот зависит от скорости синтеза ацетил-КоА-карбоксилазы (АСС), ограничивающего скорость фермента и первого фермента синтеза жирных кислот, а также синтазы жирных кислот (FAS), второй и основной фермент синтеза жирных кислот. [4] [10] [11] [12] Клеточный жирный ацил-КоА участвует в краткосрочной регуляции, но нет полного понимания механизмов. [13]
Свободные жирные кислоты подавляют синтез жирных кислот de novo и, по-видимому, зависят от образования длинноцепочечных жирных ацил-КоА. [14] Исследования показали, что длинноцепочечные жирные ацил-КоА ингибируют АЦЦ и ФАС посредством ингибирования с обратной связью. [15] [16] [17] [18] Ингибирующее действие длинноцепочечных жирных ацил-КоА на синтез жирных кислот может быть результатом его регуляции липогенных ферментов по принципу обратной связи посредством подавления транскрипции генов. [19]
Длинноцепочечная лигаза жирных кислот-КоА в клетках каталитически синтезирует длинноцепочечные жирные ацил-КоА. КоА-лигаза длинноцепочечных жирных кислот может играть важную роль в подавлении синтеза жирных кислот, и сообщалось, что она играет роль в ингибировании синтеза жирных кислот. [20] Недавно было обнаружено, что витамин D 3 активирует FACL3, который формирует синтез длинноцепочечных жирных кислот за счет использования миристиновой кислоты , эйкозапентаеновой кислоты (EPA) и арахидоновой кислоты в качестве субстратов, в уровнях экспрессии и активности. [21] FACL3 способствует ингибированию роста витамина D 3 в клетках LNCaP рака предстательной железы человека. [21] В текущем исследовании сообщается, что подавление обратной связи экспрессии FAS с помощью длинноцепочечных жирных ацил-CoA вызывает подавление мРНК FAS витамином D 3 . [4] [22]
Клиническое значение
Адренолейкодистрофия (ALD) - это накопление длинноцепочечных жирных кислот в головном мозге и коре надпочечников из-за пониженной активности длинноцепочечной жирной ацилкоа синтетазы. [23] окисление жирных кислот с длинной цепью , как правило , происходит в пероксисе , где длинная цепь жирной ацил - СоА - синтетазы найдена. Длинноцепочечные жирные кислоты попадают в пероксисому через белок-переносчик ALDP, который создает ворота в мембране пероксисомы . При ALD ген этого транспортера пероксимальной мембраны, ALDP, является дефектным, что препятствует проникновению длинноцепочечных жирных кислот в пероксисому. [24]
Примеры
Гены человека, кодирующие ферменты длинноцепочечной жирной кислоты-КоА-лигазы (также известные как длинноцепочечная ацил-КоА-синтетаза или ACSL), включают:
- ACSL1
- ACSL3
- ACSL4
- ACSL5
- ACSL6
- SLC27A2
Смотрите также
- Жирная ацил-КоА-синтаза
- Триаксин С - ингибитор жирной ацил-КоА синтетазы
Рекомендации
- ^ Б с д е е г ч я J к л м п о р Q R сек т у V ш х у г аа аб переменного тока PDB : 1V26 ; Хисанага Ю., Аго Х., Накагава Н., Хамада К., Ида К., Ямамото М., Хори Т., Ари Ю., Сугахара М., Курамицу С., Йокояма С., Мияно М. (июль 2004 г.). «Структурные основы субстрат-специфического двухстадийного катализа димера длинноцепочечной жирной ацил-КоА синтетазы» . J. Biol. Chem . 279 (30): 31717–26. DOI : 10.1074 / jbc.M400100200 . PMID 15145952 .
- ^ Супен Э., Кайперс Ф.А. (май 2008 г.). «Длинноцепочечные ацил-КоА синтетазы млекопитающих» . Exp. Биол. Med. (Мэйвуд) . 233 (5): 507–21. DOI : 10,3181 / 0710-MR-287 . PMC 3377585 . PMID 18375835 .
- ^ Bækdal T, Schjerling CK, Hansen JK, Knudsen J (1997). «Анализ длинноцепочечных эфиров ацил-кофермента А». В Christie W (ред.). Достижения в липидной методологии (3-е изд.). Эр, Шотландия: Oily Press. С. 109–131. ISBN 978-0-9514171-7-1.
- ^ а б в г Цяо С., Туохимаа П. (ноябрь 2004 г.). «Витамин D3 подавляет экспрессию синтазы жирных кислот, стимулируя экспрессию длинноцепочечной жирной кислоты-CoA лигазы 3 в клетках рака простаты». FEBS Lett . 577 (3): 451–4. DOI : 10.1016 / j.febslet.2004.10.044 . PMID 15556626 . S2CID 25190904 .
- ^ а б Conti E, Stachelhaus T, Marahiel MA, Brick P (июль 1997 г.). «Структурная основа активации фенилаланина в нерибосомном биосинтезе грамицидина S» . EMBO J . 16 (14): 4174–83. DOI : 10.1093 / emboj / 16.14.4174 . PMC 1170043 . PMID 9250661 .
- ^ Лю Й., Айзенберг Д. (июнь 2002 г.). «Обмен доменами в 3D: поскольку домены продолжают обмениваться местами» . Protein Sci . 11 (6): 1285–99. DOI : 10.1110 / ps.0201402 . PMC 2373619 . PMID 12021428 .
- ^ Конти Е., Франкс Н. П., Брик П. (март 1996 г.). «Кристаллическая структура люциферазы светлячков проливает свет на суперсемейство аденилат-образующих ферментов». Структура . 4 (3): 287–98. DOI : 10.1016 / S0969-2126 (96) 00033-0 . PMID 8805533 .
- ^ May JJ, Kessler N, Marahiel MA, Stubbs MT (сентябрь 2002 г.). «Кристаллическая структура DhbE, архетип для активирующих ариловую кислоту доменов модульных нерибосомных пептидных синтетаз» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 99 (19): 12120–5. Bibcode : 2002PNAS ... 9912120M . DOI : 10.1073 / pnas.182156699 . PMC 129408 . PMID 12221282 .
- ^ Гулик А.М., Старый В.Дж., Хорсвилл А.Р., Хомик К.М., Эскаланте-Семерена Дж.С. (март 2003 г.). «Кристаллическая структура 1,75 А ацетил-КоА синтетазы, связанная с аденозин-5'-пропилфосфатом и коферментом А». Биохимия . 42 (10): 2866–73. DOI : 10.1021 / bi0271603 . PMID 12627952 .
- ^ Бертон Д. Н., Коллинз Дж. М., Кеннан А. Л., Портер Дж. В. (август 1969 г.). «Влияние пищевых и гормональных факторов на уровень синтетазы жирных кислот в печени крыс» . J. Biol. Chem . 244 (16): 4510–6. DOI : 10.1016 / S0021-9258 (18) 94347-4 . PMID 5806590 .
- ^ Craig MC, Dugan RE, Muesing RA, Slakey LL, Porter JW (июль 1972 г.). «Сравнительные эффекты диетических режимов на уровни ферментов, регулирующих синтез жирных кислот и холестерина в печени крыс». Arch. Biochem. Биофиз . 151 (1): 128–36. DOI : 10.1016 / 0003-9861 (72) 90481-X . PMID 5044513 .
- ^ Majerus PW, Kilburn E (ноябрь 1969 г.). «Ацетилкофермент карбоксилаза. Роли синтеза и деградации в регуляции уровней ферментов в печени крысы» . J. Biol. Chem . 244 (22): 6254–62. DOI : 10.1016 / S0021-9258 (18) 63531-8 . PMID 4981792 .
- ^ Goodridge AG (июнь 1973 г.). «Регулирование синтеза жирных кислот в изолированных гепатоцитах. Доказательства физиологической роли длинноцепочечного ацилкофермента А и цитрата» . J. Biol. Chem . 248 (12): 4318–26. DOI : 10.1016 / S0021-9258 (19) 43775-7 . PMID 4145797 .
- ^ Макги Р., Спектор А.А. (июль 1975 г.). «Биосинтез жирных кислот в клетках Эрлиха. Механизм краткосрочного контроля экзогенными свободными жирными кислотами» . J. Biol. Chem . 250 (14): 5419–25. DOI : 10.1016 / S0021-9258 (19) 41198-8 . PMID 237919 .
- ^ Guynn RW, Veloso D, Veech RL (ноябрь 1972 г.). «Концентрация малонил-кофермента А и контроль синтеза жирных кислот in vivo» . J. Biol. Chem . 247 (22): 7325–31. DOI : 10.1016 / S0021-9258 (19) 44633-4 . PMID 4638549 .
- ^ Нума С., Рингельманн Э., Линен Ф. (декабрь 1965 г.). «[Об ингибировании ацетил-КоА-карбоксилазы соединениями жирной кислоты и кофермента А]». Biochem Z (на немецком языке). 343 (3): 243–57. PMID 5875764 .
- ^ Goodridge AG (ноябрь 1972 г.). «Регулирование активности ацетил-кофермента карбоксилазы пальмитоил-коферментом А и цитратом» . J. Biol. Chem . 247 (21): 6946–52. DOI : 10.1016 / S0021-9258 (19) 44677-2 . PMID 5082134 .
- ^ Sumper M, Träuble H (февраль 1973 г.). «Мембраны как акцепторы пальмитоил-КоА в биосинтезе жирных кислот» (PDF) . FEBS Lett . 30 (1): 29–34. DOI : 10.1016 / 0014-5793 (73) 80612-X . PMID 11947055 . S2CID 8678424 .
- ^ Фаэргеман Н. Дж., Кнудсен Дж. (Апрель 1997 г.). «Роль длинноцепочечных сложных эфиров ацил-КоА жирных кислот в регуляции метаболизма и клеточной сигнализации» . Biochem. Дж . 323 (1): 1–12. DOI : 10.1042 / bj3230001 . PMC 1218279 . PMID 9173866 .
- ^ Fox SR, Hill LM, Rawsthorne S, Hills MJ (декабрь 2000 г.). «Ингибирование переносчика глюкозо-6-фосфата в пластидах масличного рапса (Brassica napus L.) тиоэфирами ацил-КоА снижает синтез жирных кислот» . Biochem. Дж . 352 (2): 525–32. DOI : 10.1042 / 0264-6021: 3520525 . PMC 1221485 . PMID 11085947 .
- ^ а б Цяо С., Туохимаа П. (июнь 2004 г.). «Роль длинноцепочечной жирной кислоты-CoA лигазы 3 в витамине D3 и андрогенном контроле роста клеток LNCaP рака простаты». Biochem. Биофиз. Res. Commun . 319 (2): 358–68. DOI : 10.1016 / j.bbrc.2004.05.014 . PMID 15178414 .
- ^ Цяо С., Пеннанен П., Назарова Н., Лу Ю. Р., Туохимаа П. (май 2003 г.). «Ингибирование экспрессии синтазы жирных кислот с помощью 1альфа, 25-дигидроксивитамина D3 в клетках рака простаты». J. Steroid Biochem. Мол. Биол . 85 (1): 1–8. DOI : 10.1016 / S0960-0760 (03) 00142-0 . PMID 12798352 . S2CID 54296796 .
- ^ "Информационная страница адренолейкодистрофии" . Национальный институт неврологических расстройств и инсульта (NINDS). 2009-03-18. Архивировано из оригинала на 2006-05-10 . Проверено 16 января 2010 .
- ^ Кемп С., Уоткинс П. (3 марта 2009 г.). «жирные кислоты с очень длинной цепью и X-ALD» . База данных X-связанной адренолейкодистрофии . Архивировано из оригинального 21 декабря 2009 года . Проверено 16 января 2010 .
Внешние ссылки
- ACSL6 + белок, + человек по медицинским предметным рубрикам Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)