Amidofosforibosyltransferáza - Amidophosphoribosyltransferase
Amidofosforibosyltransferáza (ATase), také známý jako glutamin fosforibosylpyrofosfát amidotransferáza (GPAT), je enzym odpovědný za katalyzování přeměny 5-fosforibosyl-l-pyrofosfát (PRPP) do 5-fosforibosyl-l-amin (PRA) pomocí amin skupina z a glutamin postranní řetěz. Toto je krok spáchání in de novo purin syntéza. U lidí je kódován PPAT (fosforibosylpyrofosfát amidotransferáza) gen.[5][6] ATáza je členem purinu / pyrimidinu fosforibosyltransferáza rodina.
Struktura a funkce
| amidofosforibosyltransferáza | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Identifikátory | |||||||||
| EC číslo | 2.4.2.14 | ||||||||
| Číslo CAS | 9031-82-7 | ||||||||
| Databáze | |||||||||
| IntEnz | IntEnz pohled | ||||||||
| BRENDA | Vstup BRENDA | ||||||||
| EXPASY | Pohled NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Vstup KEGG | ||||||||
| MetaCyc | metabolická cesta | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| PDB struktur | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Genová ontologie | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
Enzym se skládá ze dvou domén: glutaminázové domény, která produkuje amoniak z glutaminu hydrolýzou, a fosforibosyltransferázové domény, která váže amoniak na ribóza-5-fosfát.[7] Koordinace mezi dvěma aktivními místy enzymu mu dodává zvláštní složitost.
Glutaminázová doména je homologní s jiným N-terminálním nukleofilem (Ntn) hydrolázy[7] jako karbamoylfosfát syntetáza (CPSase). Devět invariantních zbytků mezi sekvencemi všech Ntn amidotransferáz hraje klíčovou katalytickou roli, vazbu na substrát nebo strukturní roli. Terminál cystein zbytek působí jako nukleofil v první části reakce, analogicky s cysteinem a katalytická triáda.[7][8] Volný N konec působí jako báze k aktivaci nukleofilu a protonaci odstupující skupiny při hydrolytické reakci, v tomto případě amoniaku. Dalším klíčovým aspektem katalytického místa je otvor pro oxyanion, který katalyzuje reakční meziprodukt, jak je znázorněno v níže uvedeném mechanismu.[9]
Doména PRTázy je homologní s mnoha dalšími PRTázami zapojenými do syntézy purinových nukleotidů a zachránit cesty. Všechny PRTázy zahrnují vytěsnění pyrofosfátu v PRPP různými nukleofily.[10] ATáza je jediná PRTáza, která má jako nukleofil amoniak.[7] Pyrofosfát z PRPP je vynikající odstupující skupina, takže k podpoře katalýzy je zapotřebí malá chemická pomoc. Spíše se zdá, že primární funkcí enzymu je spojování reaktantů vhodným způsobem a zabránění nesprávné reakci, jako je hydrolýza.[7]
Kromě toho, že mají své příslušné katalytické schopnosti, obě domény se také navzájem koordinují, aby zajistily, že veškerý amoniak vyrobený z glutaminu je přenesen do PRPP a žádný jiný nukleofil než amoniak nenapadne PRPP. Toho je dosaženo hlavně blokováním tvorby amoniaku, dokud není vázán PRPP, a nasměrováním amoniaku na aktivní místo PRTázy.[7]
Počáteční aktivace enzymu pomocí PRPP je způsobena konformační změnou v "glutaminové smyčce", která přemisťuje, aby byla schopna přijímat glutamin. To má za následek 200krát vyšší Km hodnota vázání glutaminu[11] Jakmile se glutamin naváže na aktivní místo, další konformační změny způsobí, že místo bude v enzymu, čímž se stane nepřístupným.[7]
Tyto konformační změny také vedou k vytvoření 20 Å dlouhého amoniakového kanálu, jednoho z nejvýraznějších rysů tohoto enzymu. Tento kanál postrádá jakákoli místa vázající vodík, aby zajistil snadnou difúzi amoniaku z jednoho aktivního místa do druhého. Tento kanál zajišťuje, aby se amoniak uvolněný z glutaminu dostal do katalytického místa PRTázy, a liší se od kanálu v CPSase[12] v tom, že je spíše hydrofobní než polární a spíše přechodný než trvalý.[7]
Reakční mechanismus
Celková reakce katalyzovaná ATázou je následující:
- PRPP + glutamin → PRA + glutamát + PPi
V enzymu je reakce rozdělena na dvě poloviční reakce, které se vyskytují v různých aktivní stránky:
- glutamin → NH
3 + glutamát - PRPP + NH
3 → PRA + PPi
První část mechanismu se vyskytuje v aktivním místě glutaminázové domény a hydrolýzou uvolňuje amoniakovou skupinu z glutaminu. Amoniak uvolněný první reakcí je poté přenesen do aktivního místa domény fosforibosyltransferázy přes kanál 20 A, kde se pak váže na PRPP za vzniku PRA.
Nařízení
V příkladu inhibice zpětné vazby, ATáza je inhibována hlavně koncovými produkty dráhy syntézy purinu, AMP, GMP, ADP, a HDP.[7] Každá podjednotka enzymu z homotetrameru má dvě vazebná místa pro tyto inhibitory. Alosterické (A) místo se překrývá s místem pro ribosa-5-fosfát PRPP, zatímco katalytické (C) místo se překrývá s místem pro pyrofosfát PRPP.[7] Vazba specifických párů nukleotidů na dvě místa vede k synergické inhibici silnější než aditivní inhibici.[7][13][14] K inhibici dochází strukturální změnou v enzymu, kde se flexibilní glutaminová smyčka zablokuje v otevřené poloze, čímž se zabrání vazbě PRPP.[7]
Vzhledem k chemické labilitě PRA, která má poločas rozpadu 38 sekund při pH 7,5 a 37 ° C, vědci navrhli, že sloučenina je směrována z amidofosforibosyltransferázy na GAR syntetázu in vivo.[15]
Interaktivní mapa cest
Kliknutím na geny, bílkoviny a metabolity níže zobrazíte odkazy na příslušné články.[§ 1]
- ^ Interaktivní mapu cest lze upravit na WikiPathways: „FluoropyrimidinActivity_WP1601“.
Galerie
Reference
- ^ A b C GRCh38: Vydání souboru 89: ENSG00000128059 - Ensembl, Květen 2017
- ^ A b C GRCm38: Vydání souboru 89: ENSMUSG00000029246 - Ensembl, Květen 2017
- ^ „Human PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
- ^ „Myš PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
- ^ „Entrez Gene: phosphoribosyl pyrophosphate amidotransferase“.
- ^ Brayton KA, Chen Z, Zhou G, Nagy PL, Gavalas A, Trent JM, Deaven LL, Dixon JE, Zalkin H (únor 1994). „Dva geny pro syntézu purinových nukleotidů de novo na lidském chromozomu 4 jsou úzce spojeny a divergentně transkribovány“. The Journal of Biological Chemistry. 269 (7): 5313–21. PMID 8106516.
- ^ A b C d E F G h i j k l Smith JL (prosinec 1998). "Glutamin PRPP amidotransferáza: momentky enzymu v akci". Aktuální názor na strukturní biologii. 8 (6): 686–94. doi:10.1016 / s0959-440x (98) 80087-0. PMID 9914248.
- ^ Smith JL, Zaluzec EJ, Wery JP, Niu L, Switzer RL, Zalkin H, Satow Y (červen 1994). "Struktura alosterického regulačního enzymu biosyntézy purinu". Věda. 264 (5164): 1427–1433. doi:10.1126 / science.8197456. PMID 8197456.
- ^ "Přehled pro MACiE Entry M0214". EMBL-EBI.
- ^ Musick WD (1981). "Strukturní rysy fosforibosyltransferáz a jejich vztah k poruchám lidského deficitu metabolismu purinu a pyrimidinu". CRC kritické recenze v biochemii. 11 (1): 1–34. doi:10.3109/10409238109108698. PMID 7030616.
- ^ Kim JH, Krahn JM, Tomchick DR, Smith JL, Zalkin H (červen 1996). "Struktura a funkce glutaminového fosforibosylpyrofosfát amidotransferázového glutaminového místa a komunikace s fosforibosylpyrofosfátovým místem". The Journal of Biological Chemistry. 271 (26): 15549–15557. doi:10.1074 / jbc.271.26.15549. PMID 8663035.
- ^ Thoden JB, Holden HM, Wesenberg G, Raushel FM, Rayment I (květen 1997). "Struktura karbamoylfosfát syntetázy: cesta 96 A od substrátu k produktu". Biochemie. 36 (21): 6305–6316. CiteSeerX 10.1.1.512.5333. doi:10.1021 / bi970503q. PMID 9174345.
- ^ Chen S, Tomchick DR, Wolle D, Hu P, Smith JL, Switzer RL, Zalkin H (září 1997). „Mechanismus synergické regulace konečného produktu Bacillus subtilis glutamin fosforibosylpyrofosfát amidotransferázy nukleotidy“. Biochemie. 36 (35): 10718–10726. doi:10.1021 / bi9711893. PMID 9271502.
- ^ Zhou G, Smith JL, Zalkin H (březen 1994). „Vazba purinových nukleotidů na dvě regulační místa vede k synergické zpětné inhibici glutamin 5-fosforibosylpyrofosfát amidotransferázy“. The Journal of Biological Chemistry. 269 (9): 6784–6789. PMID 8120039.
- ^ Antle VD, Liu D, McKellar BR, Caperelli CA, Hua M, Vince R (1996). "Substrátová specificita glycinamid ribonukleotid syntetázy z kuřecích jater". The Journal of Biological Chemistry. 271 (14): 8192–5. doi:10.1074 / jbc.271.14.8192. PMID 8626510.
Další čtení
- Iwahana H, Oka J, Mizusawa N, Kudo E, Ii S, Yoshimoto K, Holmes EW, Itakura M (leden 1993). "Molekulární klonování lidské amidofosforibosyltransferázy". Sdělení o biochemickém a biofyzikálním výzkumu. 190 (1): 192–200. doi:10.1006 / bbrc.1993.1030. PMID 8380692.
- Gassmann MG, Stanzel A, Werner S (listopad 1999). „Růstový faktor regulovaná exprese enzymů podílejících se na biosyntéze nukleotidů: nový mechanismus působení růstového faktoru“. Onkogen. 18 (48): 6667–76. doi:10.1038 / sj.onc.1203120. PMID 10597272.
- Chen S, Nagy PL, Zalkin H (květen 1997). "Role NRF-1 v obousměrné transkripci lidského lokusu biosyntézy purinu GPAT-AIRC". Výzkum nukleových kyselin. 25 (9): 1809–16. doi:10.1093 / nar / 25.9.1809. PMC 146651. PMID 9108165.
- Stanley W, Chu EH (1978). „Přiřazení genu pro fosforibosylpyrofosfát amidotransferázu do pter vede k oblasti q21 lidského chromozomu 4“. Cytogenetika a genetika buněk. 22 (1–6): 228–31. doi:10.1159/000130943. PMID 752480.
- Maruyama K, Sugano S (leden 1994). „Oligo-capping: jednoduchá metoda k nahrazení struktury cap eukaryotických mRNA oligoribonukleotidy“. Gen. 138 (1–2): 171–4. doi:10.1016/0378-1119(94)90802-8. PMID 8125298.
- Bera AK, Chen S, Smith JL, Zalkin H (prosinec 1999). „Interdoménová signalizace v glutamin fosforibosylpyrofosfát amidotransferáze“. The Journal of Biological Chemistry. 274 (51): 36498–504. doi:10.1074 / jbc.274.51.36498. PMID 10593947.
- Zalkin H, Dixon JE (1992). Biosyntéza purinových nukleotidů de novo. Pokrok ve výzkumu nukleových kyselin a molekulární biologie. 42. 259–87. doi:10.1016 / s0079-6603 (08) 60578-4. ISBN 9780125400428. PMID 1574589.
- Suzuki Y, Yoshitomo-Nakagawa K, Maruyama K, Suyama A, Sugano S (říjen 1997). "Konstrukce a charakterizace knihovny cDNA obohacené o celou délku a 5'-end". Gen. 200 (1–2): 149–56. doi:10.1016 / S0378-1119 (97) 00411-3. PMID 9373149.
externí odkazy
- Amidofosforibosyltransferáza v americké národní lékařské knihovně Lékařské předměty (Pletivo)
- Člověk PPAT umístění genomu a PPAT stránka s podrobnostmi o genu v UCSC Genome Browser.
Tento článek včlení text z United States National Library of Medicine, který je v veřejná doména.