Enzymy podobné BBE - BBE-like enzymes

Berberin přemostit jako enzym (Enzymy podobné BBE) tvoří podskupinu nadčeleď z Oxidázy spojené s FAD (SCOPe d.58.32), strukturálně charakterizovaný typickým záhybem pozorovaným původně pro vanillylalkohol oxidáza (VAO).^[1] Tyto proteiny jsou součástí a multigenní rodina (PF08031), které lze nalézt v rostlinách, houbách a bakteriích.^[2]

Rodina enzymů podobných BBE tvoří velkou podskupinu, která má speciální C-koncový strukturní prvek přiléhající k oblasti vázající substrát. Homonymem této rodiny je enzym (S) -retikulin oxidáza nebo berberinový můstek z Kalifornský mák (Eschscholzia californica), který je zodpovědný za katalyzování přeměny (S) -retikulinu na (S) -scoulerin. Tato přeměna se provádí oxidační uzavírací reakcí kruhu. Produktem této reakce je vazba C-C a označuje se jako berberinový můstek. Také označuje bod větvení v biosyntéze benzylisochinolinových alkaloidů.

Jak bylo uvedeno výše, enzymy podobné BBE jsou ve velké rodině FAD vázané oxidázy. Pokud jde o strukturu této konkrétní rodiny, mají vazebný modul FAD tvořený N- a C- koncovými částmi proteinu. Existuje modul vazby substrátu, který ve spolupráci s isoalloxazin prsten FAD, disponuje prostředím pro účinné vázání substrátu a oxidace.^[3]

A: Strukturální vlastnosti enzymů podobných BBE. Subdomény horního modulu vázajícího flavin jsou zobrazeny fialově, modře a červeně. B: Prvky sekundární struktury jsou v pořadí pro a-helixy a b-řetězce v modulech vázajících flavin a substrát a liší se zeleně a modře.^[3]

Proces čištění

Buněčné kultury Berberis beaniana (B. beaniana), které v tomto určitém experimentu bereme jako příklad, byly sklizeny 10–12 dní, obsahovaly velké množství proto berberinů, hlavně jatrorrhizin. Tyto kvartérní alkaloidy mají silný inhibiční účinek na BBE, takže musely být odstraněny. Aby se odstranila většina z těchto interferujících kationtových látek, byl enzymový roztok nejprve ošetřen karboxymethyl-sefarózou a následně dextranátovým aktivním uhlím.

Poté byl výsledný roztok frakcionován za použití standardních postupů a po izoelektrické fokusaci vygenerován jediný proteinový pás v SDS gelové elektroforéze. Nakonec byl získaný enzym čištěn 450krát a obsahoval 0,7% aktivity přítomné v surovém extraktu na začátku.^[4]

Vlastnosti

Stupnice pH ukazující optimální pH a izoelektrický bod enzymu podobného BBE.

Optimální pH enzymu podobného BBE je 8,9, to znamená, že funguje v alkalickém prostředí, ale izoelektrický bod homogenního enzymu je lokalizováno na pH 4,9, což je spíše kyselé médium. Tato hodnota byla získána pomocí izoelektrické zaostřování a chromatofokusování techniky.

Enzymový široký teplotní rozsah je mezi 40-50 stupni Celsia. Molekulová hmotnost proteinu byla stanovena dvěma procesy, které ukazují dva různé výsledky: pomocí SDS gelové elektroforézy se dosáhne 54 kD a gelovou filtrací na AcA 54 odpovídá enzym molekulové hmotnosti 49 kD, přičemž má globulární tvar. Studie čištění ukazuje, že je to pravda molekulární váha je v rozmezí 52 ± 4 kD.

Na druhou stranu celková aktivita během stacionární fáze drasticky klesá.^[4]

Známé funkce

Enzymy podobné BBE slouží jako katalyzátor pro širokou škálu reakcí. Celá cesta od oxidace dvou elektronů, jak bylo pozorováno v (Na)BBE-podobná 15 až čtyřelektronová oxidace, jak je vidět na Dbv29.

Enzymy podobné BBE se podílejí na syntéze spousty isochinolin alkaloidy jako je převod (S) -retikulin do (S) -scoulerine^[5] nebo naváděním (S) -retikulinu na protoberberin, protopin, benzofenanthridin, ftalid, isochinolin nebo rhoeadin metabolickými cestami.^[4]

Výzkum v této oblasti je vzácný, protože je velmi složitý a donedávna nebyl nikdy zkoumán. Nové studie ukazují, že enzymy podobné BBE se podílejí na biologické syntéze alkaloidů jako meziproduktů komunesinu a chanoklavinu (I). Mechanismus, kterým jsou katalyzovány reakce těmito enzymy podobnými BBE, dosud nebyl nalezen, ale výsledná konformace produktů naznačuje, že v těchto procesech dochází k podobné vazbě oxidace substrátu a tvorby kruhu.

Enzymy podobné BBE v rostlinách

Enzymy podobné BBE ve fyziologii rostlin hrají roli v primárním metabolismu katalyzovaném členy této rodiny. The oxidace různých alkoholových skupin poskytuje první pochopení původu rodiny enzymů podobných BBE, přítomných v reakcích, jako je oxidace mono a polysacharidy. Zdá se, že jsou přítomny ve velkém procentu rostlin.

Běžnou reakcí enzymů podobných BBE z rostlin je oxidace sacharidů v anomerním centru na příslušnou laktony. Člen těchto enzymů je hexosoxidáza (HOX) z Chondrus crispus, červené řasy, které patří do divize Rhodophyta. Ale souvisí spíše s bakteriálními enzymy podobnými BBE než s členy přítomnými v rostlinách.

Dalším příkladem enzymu podobného BBE podobnému sacharidu je nektarin V (Nec5) z tabáku. Jeho funkcí je převést glukózu na glukonolakton. Nec5 souvisí s obranným systémem patogenů rostlin, protože chrání reprodukční organely.^[3]

Lékařské aplikace

Enzym berberinového můstku (BBE) je centrální enzym v biosyntéze berberine, farmaceuticky důležitý alkaloid. Samotný enzym neprováděl rozsáhlý výzkum a má velmi omezené, pokud vůbec nějaké, specifické lékařské použití. Na druhou stranu je berberin vysoce ceněn pro své interakce s několika nemocemi. Je známo, že berberin ovlivňuje úbytek hmotnosti a tento účinek proti obezitě může prospět všem stavům souvisejícím se zvýšenou tělesnou hmotou, jako je hypertenze, dyslipidemie nebo pre-diabetes. To může snížit pravděpodobnost vzniku sedavých onemocnění, jako je srdeční selhání nebo jiné problémy související s tímto problémem. Tím, že je AMPK aktivátor jako Metformin, působí podobně a ovlivňuje metabolismus způsobem, který může odhalit užitečné aplikace k léčbě cukrovka typu 2.

Celkově může být tento alkaloid užitečný při léčbě a studiu onemocnění, jako je syndrom polycystických vaječníků (PCOS ), některé druhy rakoviny, srdeční problémy nebo dyslipidemie.^[6]

Stručná historie

Poprvé objevené a pojmenované E. Rinkem a H. Böhma v roce 1974 byly izolovány v buněčných suspenzních kulturách Papaveraceae Macleaya microcarpa.^[7]

Od té doby došlo v tomto konkrétním tématu k mnoha drobným pokrokům, ale enzymy podobné BBE, ať už kvůli jejich nedostatečnému studiu nebo nedostatku jasných indikací, že by mohly obsahovat užitečné informace pro další vědecký výzkum, musí být ještě plně zpracovány dále, a následně známé v plné komplexnosti.

Reference