Acetolaktát syntáza - Acetolactate synthase - Wikipedia

acetolaktát syntáza
Acetolaktáza Synthase.png
Krystalová struktura Arabidopsis thaliana acetohydroxykyselinová syntáza v komplexu s sulfonylmočovinovým herbicidem, metsulfuron-methyl.[1]
Identifikátory
EC číslo2.2.1.6
Číslo CAS9027-45-6
Alt. jménapyruvát: pyruvát acetaldehydetransferáza (dekarboxylační)
Databáze
IntEnzIntEnz pohled
BRENDAVstup BRENDA
EXPASYPohled NiceZyme
KEGGVstup KEGG
MetaCycmetabolická cesta
PRIAMprofil
PDB strukturRCSB PDB PDBe PDBsum
Genová ontologieAmiGO / QuickGO
ILVBL
Identifikátory
AliasyILVBL, 209L8, podobné AHAS, ILV2H, ilvB (bakteriální acetolaktát syntáza), HACL1L, ilvB acetolaktát syntáza
Externí IDOMIM: 605770 MGI: 1351911 HomoloGene: 68532 Genové karty: ILVBL
Umístění genu (člověk)
Chromozom 19 (lidský)
Chr.Chromozom 19 (lidský)[2]
Chromozom 19 (lidský)
Genomické umístění pro ILVBL
Genomické umístění pro ILVBL
Kapela19p13.12Start15,114,984 bp[2]
Konec15,125,786 bp[2]
Ortology
DruhČlověkMyš
Entrez

10994

216136

Ensembl

ENSG00000105135

ENSMUSG00000032763

UniProt

A1L0T0
E9PL44

Q8BU33

RefSeq (mRNA)

NM_006844
NM_176826

NM_173751
NM_001359301
NM_001359302
NM_001359303

RefSeq (protein)

NP_006835

NP_776112
NP_001346230
NP_001346231
NP_001346232

Místo (UCSC)Chr 19: 15,11 - 15,13 MbChr 10: 78,57 - 78,58 Mb
PubMed Vyhledávání[4][5]
Wikidata
Zobrazit / upravit člověkaZobrazit / upravit myš

The acetolaktát syntáza (ALS) enzym (také známý jako acetohydroxykyselina syntázanebo AHAS) je protein nachází se v rostlinách a mikroorganismech. ALS katalyzuje první krok v syntéze aminokyseliny s rozvětveným řetězcem (valin, leucin, a isoleucin ).[6]

Lidský protein dosud neznámé funkce, sdílející určitou sekvenční podobnost s bakteriální ALS, je kódován pomocí ILVBL (ilvB-like) gen.[7]

Struktura

Gen

Lidský gen ILVBL má 17 exony bydlí dál chromozom 19 na q13.1.[8]

Protein

Katalytický peptid ALS v řeřicha ušatá je chloroplast protein skládající se z 670 zbytků, z nichž posledních 615 tvoří aktivní formu. Byly nalezeny tři hlavní domény, se dvěma thiamin pyrofosfát sendvičování DHS-podobné NAD / FAD-vazebné domény.[9] V přiřazení SCOP jsou tyto podjednotky pojmenovány d1yhya1, d1yhya2 a d1yhya3 od N-konce k C-termianlu.[10]

Struktura acetolaktátsyntázy, která byla použita pro obrázek na této stránce, byla stanovena pomocí rentgenové difrakce při 2,70 angstromu. Rentgenová difrakce využívá rentgenové záření o specifikovaných vlnových délkách k vytváření vzorů, protože rentgen je rozptýlen určitými způsoby, které dávají představu o struktuře analyzované molekuly.

Existuje pět specifických ligandů, které interagují s tímto proteinem. Těchto pět je uvedeno níže.

Identifikátor ligandunázevStruktura
P22ETHYL DIHYDROGEN DIPHOSFATEC2H8Ó7P2
NHEKYSELINA 2- [N-CYKLOHEXYLAMINO] KYSELINA SULFONOVÁC8H17NE3S
MgHořčíkový ionMg
FADFLAVIN-ADENIN DINUCLEOTIDC27H33N9Ó15P2
1SMMETHYL 2 - [({[(4,6-DIMETHYLPYRIMIDIN-2-YL) AMINO] CARBONYL} AMINO) SULFONYL] BENZOÁTC15H16N4Ó5 S

Vazba FAD není katalytická.

Funkce

Acetolaktát syntáza je katalytický enzym podílející se na biosyntéze různých aminokyselin. Tento enzym má kód enzymové komise 2.2.1.6, což znamená, že enzym je transketolasa nebo transaldoláza, která je klasifikována jako transferázy, které přenášejí aldehydové nebo ketonové zbytky. V tomto případě je acetolaktázová syntáza transketoláza, která se pohybuje sem a tam a má jak katabolickou, tak anabolickou formu. Působí na keton (pyruvát ) a může se pohybovat tam a zpět v metabolickém řetězci. Ty se nacházejí u lidí, zvířat, rostlin a bakterií. V rostlinách se nacházejí v chloroplastech, aby napomáhaly metabolickým procesům.[9] V pekařských kvasnicích se nacházejí v mitochondriích.[11] V několika experimentech bylo prokázáno, že mutované kmeny Escherichia coli K-12 bez enzymu nebyly schopny růst v přítomnosti pouze octanu nebo oleátu jako jediného zdroje uhlíku.[12]

Katabolická verze, která neváže FAD (InterPro: IPR012782 ) se nachází v některých bakteriích.

Katalytická aktivita

Syntéza acetolaktátu, známá také jako syntáza acetohydroxykyseliny, je enzym specificky zapojený do přeměny pyruvátu na acetolaktát:

2 CH3KOKOS2− → −Ó2CC (OH) (CH3) COCH3 + CO2

Při reakci se používá thiaminpyrofosfát k propojení dvou molekul pyruvátu. Výsledným produktem této reakce, acetolaktátem, se nakonec stane valin, leucin a isoleucin. Všechny tři tyto aminokyseliny jsou esenciální aminokyseliny a nemohou být syntetizovány lidmi. To také vede k systémovému názvu pyruvát: pyruvát acetaldehydetransferáza (dekarboxylační)Tento enzym je prvním z několika enzymů v biosyntetickém cyklu pro leucin a valin, přičemž využívá počáteční molekuly pyruvátu a zahajuje konverzi z kyseliny pyrohroznové na aminokyseliny. Specifickým zbytkem, který je za to zodpovědný, je glycin v poloze 511 v proteinu. To je ten, který pro svoji funkci vyžaduje kofaktor TPP.

Za katalytickou aktivitu v tomto enzymu jsou zodpovědné čtyři specifické zbytky. Jsou zde uvedeny s požadovanými kofaktory.

ZbytekPoziceKofaktory
Valine485HE3
Methionin513HE3
Histidin643-
Glycin511TPP

Primární sekvence tohoto proteinu v Řeřicha ušní je uveden níže. Zbytky podílející se na katalytické aktivitě jsou zvýrazněny tučně. Mutageneze Asp428, která je klíčovým karboxylátovým ligandem k Mg (2+) v "ThDP motivu", vede ke snížení afinity AHAS II k Mg (2+). Zatímco mutantní D428N vykazuje ThDP afinitu blízkou afinitě divokého typu při nasycení Mg (2+), D428E má sníženou afinitu k ThDP. Tyto mutace také vedou k závislosti enzymu na K (+).[13]

Primární sekvence.[14] Katalytické zbytky jsou tučně
> sp

Z důvodu inhibice a několika faktorů jde o pomalý postup.

Nařízení

V řeřichě ušaté myší byly dva řetězce katalytického ALS (InterPro: IPR012846 ) je v komplexu se dvěma regulačními malými podjednotkami (InterPro: IPR004789 ), VAT1 a At2g31810.[15][16] Takové uspořádání je rozšířené jak u bakteriálních, tak u eukaryotických ALS. Hetromerická struktura byla prokázána v E. coli v roce 1984 a v eukaryotech (S. cerevisiae a Porphyra purpurea) v roce 1997.[17] Většina regulačních proteinů má doménu ACT (InterPro: IPR002912 ) a některé z nich mají NiKR -jako C-terminál (InterPro: IPR027271 ).

V bakteriích (E-coli)), Acetolaktát syntáza se skládá ze tří párů izoforem. Každá dvojice obsahuje velkou podjednotku, o které se předpokládá, že je za ni odpovědná katalýza a malá podjednotka pro inhibice zpětné vazby. Každý pár podjednotek nebo ALS I, II a III je umístěn samostatně operon, ilvBN, ilvGM a ilvIH (kde ilvN reguloval ilvB a naopak). Společně tyto operony kódují několik enzymů zapojených do biosyntézy aminokyselin s rozvětveným řetězcem. Regulace se u každého operona liší.[18]

Viz také: Aminokyselina s rozvětveným řetězcem § Syntéza

The ilvGMEDA operon kóduje pár ilvGM (ALS II) a také a transamináza s rozvětveným řetězcem aminokyseliny (ilvE), dihydroxykyselinová dehydratáza (ilvD) a threonin amoniak-lyáza (ilvA). Je regulován inhibice zpětné vazby ve formě transkripční útlum. To znamená transkripce se redukuje v přítomnosti konečných produktů dráhy, aminokyselin s rozvětveným řetězcem.

The ilvBNC operon kóduje pár ilvBN (ALS I) a a ketol-kyselá reduktoizomeráza (ilvC). Je regulován podobně, ale je specifický pro isoleucin a leucin; valin na to nemá přímý vliv.

Oba ilvGMEDA a ilvBNC operony jsou dereprimovány během nedostatku aminokyselin s rozvětveným řetězcem stejným mechanismem, který je potlačuje. Oba tito operoni i třetí, ilvIH, jsou regulovány protein reagující na leucin (Lrp).[Citace je zapotřebí ]

Inhibitory

Inhibitory ALS se používají jako herbicidy, které z nich pomalu hladovějí postižené rostliny aminokyseliny, což nakonec vede k inhibici syntézy DNA. Ovlivňují trávy i dvouděložné rostliny. Rodina inhibitorů ALS zahrnuje sulfonylmočoviny (SU), imidazolinony, triazolopyrimidiny, pyrimidinyl oxybenzoáty, a sulfonylaminokarbonyltriazolinony.[19]

Klinický význam

CADASIL, identifikovaný autosomálně dominantní stav charakterizovaný opakováním subkortikálních infarktů vedoucí k demence, byl dříve mapován na gen „ILVBL“ v intervalu 2-cM, D19S226 – D19S199. U D19S841, vysoce polymorfního mikrosatelitního markeru izolovaného z a., Nebyla pozorována žádná rekombinace kosmid mapováno do této oblasti. Ne mutace byl na tomto genu detekován u pacientů s CADASILem, což naznačuje, že se netýká této poruchy.[7]

Interakce

Ve studii o Escherichia coli, FAD vazebná doména ilvB byla prokázána komunikovat s ilvN a aktivovat enzym AHAS I.[20]

Reference

  1. ^ PDB: 1YHY​; McCourt JA, Pang SS, King-Scott J, Guddat LW, Duggleby RG (leden 2006). "Herbicidová vazebná místa odhalená ve struktuře rostlinné acetohydroxykyselinové syntázy". Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 103 (3): 569–73. Bibcode:2006PNAS..103..569M. doi:10.1073 / pnas.0508701103. PMC  1334660. PMID  16407096.
  2. ^ A b C GRCh38: Vydání souboru 89: ENSG00000105135 - Ensembl, Květen 2017
  3. ^ A b C GRCm38: Vydání souboru 89: ENSMUSG00000032763 - Ensembl, Květen 2017
  4. ^ „Human PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
  5. ^ „Myš PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
  6. ^ Chipman D, Barak Z, Schloss JV (červen 1998). „Biosyntéza 2-aceto-2-hydroxykyselin: acetolaktátsyntázy a acetohydroxykyselinové syntázy“. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - proteinová struktura a molekulární enzymologie. 1385 (2): 401–19. doi:10.1016 / S0167-4838 (98) 00083-1. PMID  9655946.
  7. ^ A b Joutel A, Ducros A, Alamowitch S, Cruaud C, Domenga V, Maréchal E, Vahedi K, Chabriat H, Bousser MG, Tournier-Lasserve E (prosinec 1996). "Lidský homolog bakteriálních genů pro acetolaktátsyntázu mapuje v kritické oblasti CADASIL". Genomika. 38 (2): 192–8. doi:10.1006 / geno.1996.0615. PMID  8954801.
  8. ^ „Entrezův gen: podobný ILVBL ilvB (bakteriální acetolaktát syntáza)“.
  9. ^ A b "Acetolaktát syntáza, chloroplast (P17597) .
  10. ^ „SCOPe 2.07: Strukturální klasifikace proteinů - rozšířená“.
  11. ^ „ILV2 - katalytická podjednotka acetolaktátsyntázy, mitochondriální prekurzor - Saccharomyces cerevisiae (kmen ATCC 204508 / S288c) (pekařské kvasinky) - gen a protein ILV2“. www.uniprot.org.
  12. ^ Dailey FE, Cronan JE (únor 1986). „Acetohydroxykyselina syntáza I, požadovaný enzym pro biosyntézu isoleucinu a valinu v Escherichia coli K-12 během růstu na acetátu jako jediném zdroji uhlíku“. Journal of Bacteriology. 165 (2): 453–60. doi:10.1128 / jb.165.2.453-460.1986. PMC  214440. PMID  3511034.
  13. ^ Bar-Ilan A, Balan V, Tittmann K, Golbik R, Vyazmensky M, Hübner G, Barak Z, Chipman DM. Vazba a aktivace thiamin difosfátu v acetohydroxykyselinové syntáze. Biochemie. 2001 2. října; 40 (39): 11946-54
  14. ^ „ALS - Acetolaktát syntáza, chloroplastický prekurzor - Arabidopsis thaliana (Řeřicha ušní) - ALS gen a protein“. www.uniprot.org.
  15. ^ Chen H, Saksa K, Zhao F, Qiu J, Xiong L (srpen 2010). "Genetická analýza regulace dráhy pro zvýšení biosyntézy aminokyselin s rozvětveným řetězcem v rostlinách". The Plant Journal. 63 (4): 573–83. doi:10.1111 / j.1365-313X.2010.04261.x. PMID  20497381.
  16. ^ Lee YT, Duggleby RG (červen 2001). "Identifikace regulační podjednotky Arabidopsis thaliana acetohydroxykyselinové syntázy a rekonstituce s její katalytickou podjednotkou". Biochemie. 40 (23): 6836–44. doi:10.1021 / bi002775q. PMID  11389597.
  17. ^ Duggleby RG (květen 1997). "Identifikace genu malé podjednotky acetolaktát syntázy u dvou eukaryot". Gen. 190 (2): 245–9. doi:10.1016 / s0378-1119 (97) 00002-4. PMID  9197540.
  18. ^ Valle J, Da Re S, Schmid S, Skurnik D, D'Ari R, Ghigo JM (leden 2008). „Aminokyselina valin je vylučována v bakteriálních biofilmech s kontinuálním tokem“. Journal of Bacteriology. 190 (1): 264–74. doi:10.1128 / JB.01405-07. PMC  2223729. PMID  17981982.
  19. ^ Zhou Q, Liu W, Zhang Y, Liu KK (říjen 2007). "Mechanismy působení herbicidů inhibujících acetolaktát syntázu". Biochemie a fyziologie pesticidů. 89 (2): 89–96. doi:10.1016 / j.pestbp.2007.04.004.
  20. ^ Mitra A, Sarma SP (únor 2008). „Escherichia coli ilvN interaguje s vazebnou doménou FAD ilvB a aktivuje enzym AHAS I“. Biochemie. 47 (6): 1518–31. doi:10.1021 / bi701893b. PMID  18193896.

externí odkazy