Karbamoylfosfát syntetáza - Carbamoyl phosphate synthetase
| CPSase velká podjednotka doména vázající ATP | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 struktura biotin karboxylázy, mutantní e288k, komplexovaná s atp | |||||||||
| Identifikátory | |||||||||
| Symbol | CPSase_L_D2 | ||||||||
| Pfam | PF02786 | ||||||||
| Pfam klan | CL0179 | ||||||||
| InterPro | IPR005479 | ||||||||
| STRÁNKA | PDOC00676 | ||||||||
| SCOP2 | 1 mld / Rozsah / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
| CPSase velká podjednotková oligomerizační doména | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 struktura karbamoylfosfát syntetázy v komplexu s analogem atp amppnp | |||||||||
| Identifikátory | |||||||||
| Symbol | CPSase_L_D3 | ||||||||
| Pfam | PF02787 | ||||||||
| InterPro | IPR005480 | ||||||||
| STRÁNKA | PDOC00676 | ||||||||
| SCOP2 | 1 mld / Rozsah / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
| CPSase velká podjednotka N-terminální doména | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 krystalová struktura podjednotky biotinkarboxylázy pyruvátkarboxylázy | |||||||||
| Identifikátory | |||||||||
| Symbol | CPSase_L_chain | ||||||||
| Pfam | PF00289 | ||||||||
| InterPro | IPR005481 | ||||||||
| STRÁNKA | PDOC00676 | ||||||||
| SCOP2 | 1 mld / Rozsah / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
| N-terminální doména malé podjednotky CPSase | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 deaktivace amidotransferázové aktivity karbamoylfosfát syntetázy antibiotikem acivicin | |||||||||
| Identifikátory | |||||||||
| Symbol | CPSase_sm_chain | ||||||||
| Pfam | PF00988 | ||||||||
| InterPro | IPR002474 | ||||||||
| STRÁNKA | PDOC00676 | ||||||||
| SCOP2 | 1jdb / Rozsah / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
Karbamoylfosfát syntetáza katalyzuje syntézu závislou na ATP karbamoyl fosfát z glutamin (ES 6.3.5.5 ) nebo čpavek (ES 6.3.4.16 ) a hydrogenuhličitan.[1] Tento enzym katalyzuje reakci ATP a hydrogenuhličitan k výrobě karboxyfosfátu a ADP. Karboxyfosfát reaguje s amoniak dát kyselina karbamová. Karbamová kyselina zase reaguje s vteřinou ATP dát karbamoyl fosfát Plus ADP.
Představuje první angažovaný krok pyrimidin a arginin biosyntéza v prokaryoty a eukaryoty a v močovinový cyklus ve většině pozemských obratlovců.[2] Většina prokaryoty nést jednu formu CPSázy, která se účastní biosyntézy argininu i pyrimidinu, jakkoli jistá bakterie může mít samostatné formy.
Existují tři různé formy, které slouží velmi odlišným funkcím:
- Karbamoylfosfát syntetáza I (mitochondrie, močovinový cyklus )
- Karbamoylfosfát syntetáza II (cytosol, metabolismus pyrimidinu ).
- Karbamoylfosfát syntetáza III (nachází se v rybách).[3]
Mechanismus
Karbamoylfosfát syntáza má ve svém mechanismu tři hlavní kroky a je v podstatě nevratná.[4]
- Ion bikarbonátu je fosforylován s ATP za vzniku karboxylfosfátu.
- Karboxylfosfát pak reaguje s amoniakem za vzniku kyseliny karbamové a uvolňuje anorganický fosfát.
- Druhá molekula ATP poté fosforyluje kyselinu karbamovou a vytvoří karbamoylfosfát.
Je známo, že aktivita enzymu je inhibována oběma Tris a HEPES Nárazníky.[5]
Struktura
Karbamoyl fosfát syntáza (CPSase) je a heterodimerní enzym složený z malé a velké podjednotky (s výjimkou CPSase III, která se skládá z jediné polypeptid z nichž může vzniknout genová fúze glutaminázy a syntetáza domén ).[2][3][6] CPSase má tři aktivní stránky, jeden v malé podjednotce a dva ve velké podjednotce. Malá podjednotka obsahuje glutamin vazebné místo a katalýzy the hydrolýza glutaminu na glutamát a amoniak, což zase používají velké řetěz syntetizovat karbamoylfosfát. Malá podjednotka má třívrstvou strukturu beta / beta / alfa a je považována za mobilní většinu bílkoviny kteří to nesou. C-koncová doména malé podjednotky CPSázy má aktivitu glutamin amidotransferázy. Velká podjednotka má dvě homologní karboxyfosfátové domény, které obě mají ATP - vazebná místa; nicméně N-koncový karboxyfosfát doména katalýzy the fosforylace biokarbonátu, zatímco C-koncová doména katalyzuje fosforylaci karbamát středně pokročilí.[7] Karboxyfosfátová doména nalezená duplikována ve velké podjednotce CPSázy je také přítomna jako jedna kopie v biotin -závislý enzymy acetyl-CoA karboxyláza (ACC), propionyl-CoA karboxyláza (PCCase), pyruvátkarboxyláza (PC) a karboxyláza močoviny.
Velká podjednotka v bakteriální CPSase má čtyři strukturální domény: karboxyfosfátová doména 1, oligomerizační doména, karbamoylfosfátová doména 2 a alosterická doména.[8] CPSase heterodimery z Escherichia coli obsahují dva molekulární tunely: tunel s amoniakem a tuh s karbamátem. Tyto mezidoménové tunely spojují tři odlišné aktivní weby a fungují jako kanály pro doprava nestabilních reakčních meziproduktů (amoniak a karbamát) mezi po sobě následujícími aktivní stránky.[9] Katalytický mechanismus CPSázy zahrnuje: difúze karbamátu vnitřkem enzymu z místa syntézy v N-terminální doméně velké podjednotky do místa fosforylace v C-terminální doméně.
Reference
- ^ Simmer JP, Kelly RE, Scully JL, Evans DR, Rinker Jr AG (1990). "Savčí karbamylfosfát syntetáza (CPS). Sekvence DNA a vývoj CPS domény multifunkčního proteinu CAD křečka". J. Biol. Chem. 265 (18): 10395–10402. PMID 1972379.
- ^ A b Holden HM, Thoden JB, Raushel FM (říjen 1999). „Karbamoylfosfát syntetáza: úžasná biochemická odysea od substrátu k produktu“. Buňka. Mol. Life Sci. 56 (5–6): 507–22. doi:10,1007 / s000180050448. PMID 11212301. S2CID 23446378.
- ^ A b Saha N, Datta S, Kharbuli ZY, Biswas K, Bhattacharjee A (červenec 2007). „Sumec dýchající vzduch, Clarias batrachus zvyšuje hladinu glutamin syntetázy a karbamyl fosfát syntetázy III během expozice vysokému vnějšímu amoniaku.“ Comp. Biochem. Physiol. B, Biochem. Mol. Biol. 147 (3): 520–30. doi:10.1016 / j.cbpb.2007.03.007. PMID 17451989.
- ^ Biochemistry, 3. vydání, J.M. Berg, J.L.Tymoczko, L. Stryer
- ^ Lund, P .; Wiggins, D. (1987). „Inhibice karbamoyl-fosfát syntázy (amoniaku) společností Tris a Hepes. Účinek na Ka pro N-acetylglutamát“. Biochem. J. 243 (1): 273–276. doi:10.1042 / bj2430273. PMC 1147843. PMID 3606575.
- ^ Raushel FM, Thoden JB, Holden HM (červen 1999). "Rodina amidotransferáz enzymů: molekulární stroje na výrobu a dodávání amoniaku". Biochemie. 38 (25): 7891–9. doi:10.1021 / bi990871p. PMID 10387030.
- ^ Stapleton MA, Javid-Majd F, Harmon MF, Hanks BA, Grahmann JL, Mullins LS, Raushel FM (listopad 1996). "Role konzervovaných zbytků v karboxyfosfátové doméně karbamoylfosfát syntetázy". Biochemie. 35 (45): 14352–61. doi:10.1021 / bi961183y. PMID 8916922.
- ^ Thoden JB, Raushel FM, Benning MM, Rayment I, Holden HM (leden 1999). "Struktura karbamoylfosfát syntetázy stanovena na rozlišení 2,1 A". Acta Crystallogr. D. 55 (Pt 1): 8–24. doi:10.1107 / S0907444998006234. PMID 10089390.
- ^ Kim J, Howell S, Huang X, Raushel FM (říjen 2002). "Strukturální vady v karbamátovém tunelu karbamoylfosfát syntetázy". Biochemie. 41 (42): 12575–81. doi:10.1021 / bi020421o. PMID 12379099.
