Citrát syntáza - Citrate synthase

CS
Citrate synthase2.png
Identifikátory
AliasyCS, citrát syntáza
Externí IDOMIM: 118950 MGI: 88529 HomoloGene: 56073 Genové karty: CS
Umístění genu (člověk)
Chromozom 12 (lidský)
Chr.Chromozom 12 (lidský)[1]
Chromozom 12 (lidský)
Genomická poloha pro CS
Genomická poloha pro CS
Kapela13q13.3Start56,271,699 bp[1]
Konec56,300,391 bp[1]
Ortology
DruhČlověkMyš
Entrez

1431

12974

Ensembl

ENSG00000062485

ENSMUSG00000005683

UniProt

O75390

Q9CZU6

RefSeq (mRNA)

NM_198324
NM_004077

NM_026444

RefSeq (protein)

NP_004068

NP_080720

Místo (UCSC)Chr 12: 56,27 - 56,3 MbChr 10: 128,34 - 128,36 Mb
PubMed Vyhledávání[3][4]
Wikidata
Zobrazit / upravit člověkaZobrazit / upravit myš

The enzym citrát syntáza E.C. 2.3.3.1 (dříve 4.1.3.7)] existuje téměř ve všech živých buňkách a je enzymem vytvářejícím tempo v prvním kroku cyklus kyseliny citronové (nebo Krebsův cyklus ).[5] Citrát syntáza je lokalizována uvnitř eukaryotický buňky v mitochondriální matice, ale je kódován jadernou energií DNA spíše než mitochondriální. Syntetizuje se pomocí cytoplazmy ribozomy, poté transportován do mitochondriální matrice.

Citrát syntáza se běžně používá jako kvantitativní enzymový marker pro přítomnost neporušeného mitochondrie. Maximální aktivita citrát syntázy indikuje mitochondriální obsah kosterního svalu.[6] Maximální aktivitu lze zvýšit o vytrvalostní trénink nebo vysoce intenzivní intervalový trénink,[6] ale maximální aktivita se zvyšuje více s intervalovým tréninkem s vysokou intenzitou.[7]

Citrát syntáza katalyzuje the kondenzační reakce dvou uhlíku acetát zbytek z acetyl koenzym A a molekula se čtyřmi uhlíky oxaloacetát za vzniku šest uhlíku citrát:[5]

Oxaloacetát se regeneruje po dokončení jednoho kola Krebsova cyklu.

Oxaloacetát je prvním substrátem, který se váže na enzym. To indukuje enzym, aby změnil svou konformaci, a vytvoří vazebné místo pro acetyl-CoA. Teprve když se tento citryl-CoA vytvoří, způsobí další konformační změnu thioester hydrolýza a uvolní koenzym A. Tím je zajištěno, že energie uvolněná ze štěpení thioesterovou vazbou bude řídit kondenzaci.

Struktura

Aktivní stránka citrátsyntázy (otevřená forma)

Aktivní stránka citrátsyntázy (uzavřená forma)

437 aminokyselinových zbytků citrát syntázy je uspořádáno do dvou hlavních podjednotek, z nichž každá se skládá z 20 alfa-šroubovic. Tyto alfa helixy tvoří přibližně 75% citrát syntázy terciární struktura, zatímco zbývající zbytky tvoří hlavně nepravidelné prodloužení struktury, uložte jeden beta-list 13 zbytků. Mezi těmito dvěma podjednotkami existuje jedna rozštěp obsahující aktivní místo. Lze v nich najít dvě vazebná místa: jedno vyhrazené pro citrát nebo oxaloacetát a druhé pro koenzym A. Aktivní místo obsahuje tři klíčové zbytky: His274, His320 a Asp375, které jsou vysoce selektivní ve svých interakcích se substráty.[8]Sousední obrázky zobrazují terciární strukturu citrátsyntázy v otevřené a uzavřené formě. Enzym se mění z otevřeného na uzavřený přidáním jednoho ze svých substrátů (například oxaloacetátu).[9]

Funkce

Citrát (Si) -syntáza
Identifikátory
EC číslo2.3.3.1
Číslo CAS9027-96-7
Databáze
IntEnzIntEnz pohled
BRENDAVstup BRENDA
EXPASYPohled NiceZyme
KEGGVstup KEGG
MetaCycmetabolická cesta
PRIAMprofil
PDB strukturRCSB PDB PDBe PDBsum
Genová ontologieAmiGO / QuickGO

Mechanismus

Citrát syntáza má tři klíče aminokyseliny v jeho Aktivní stránky (známý jako katalytická triáda ), které katalyzují přeměnu acetyl-CoA [H3CC (= O) −SCoA] a oxaloacetát [−Ó2CCH2C (= O) CO2−] do citrát [−Ó2CCH2C (OH) (CO2−) CH2CO2−] a H − SCoA v an kondenzace aldolu reakce. Tato přeměna začíná záporně nabitým karboxylátovým postranním řetězcem kyslíkového atomu Asp-375, který deprotonuje alfa uhlíkový atom acetyl CoA za vzniku enolátového aniontu, který je zase neutralizován protonací His-274 za vzniku enol meziprodukt [H2C = C (OH) - SCoA]. V tomto bodě epsilon dusíkový volný elektronový pár na His-274 vytvořený v posledním kroku abstrahuje hydroxyl enol proton, aby reformoval enolátový anion, který iniciuje nukleofilní útok na karbonylový uhlík oxaloacetátu [−Ó2CCH2C (= O) CO2−] což zase deprotonovat epsilonový atom dusíku His-320. Tento nukleofilní adice vede k tvorbě citroyl-CoA [−Ó2CCH2CH (CO2−) CH2C (= O) −SCoA]. V tomto bodě je molekula vody deprotonována epsilonovým atomem dusíku His-320 a hydrolýza je zahájeno. Jeden z osamělých párů kyslíku nukleofilně útočí na karbonyl uhlík z citroyl-CoA. Toto tvoří čtyřboký meziprodukt a vede k ejekci −SCoA jako karbonylové reformy. −SCoA je protonována za vzniku HSCoA. Nakonec se hydroxyl přidaný ke karbonylu v předchozím kroku deprotonuje a citrát [−Ó2CCH2C (OH) (CO2−) CH2CO2−] je vytvořen.[10]

Mechanismus pro citrát syntázu (včetně příslušných zbytků)

Inhibice

Enzym je inhibován vysokými poměry ATP:ADP a NADH:NAD, protože vysoké koncentrace ATP a NADH ukazují, že dodávka energie je pro buňku vysoká. Inhibuje to také sukcinyl-CoA a propionyl-CoA, který se podobá Acetyl-coA a působí jako kompetitivní inhibitor acetyl-CoA a nekompetitivní inhibitor oxaloacetátu.[11] Citrát inhibuje reakci a je příkladem inhibice produktu. Inhibice citrát syntázy analogy acetyl-CoA byla také dobře zdokumentována a byla použita k prokázání existence jediného aktivního místa. Tyto experimenty odhalily, že toto jediné místo se střídá mezi dvěma formami, které se účastní aktivity ligázy a hydrolázy.[9] Tento protein může používat morpheein model alosterická regulace.[12]

Reference

  1. ^ A b C GRCh38: Vydání souboru 89: ENSG00000062485 - Ensembl, Květen 2017
  2. ^ A b C GRCm38: Vydání souboru 89: ENSMUSG00000005683 - Ensembl, Květen 2017
  3. ^ „Human PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
  4. ^ „Myš PubMed Reference:“. Národní centrum pro biotechnologické informace, Americká národní lékařská knihovna.
  5. ^ A b Wiegand G, Remington SJ (1986). Msgstr "Citrát syntáza: struktura, kontrola a mechanismus". Roční přehled biofyziky a biofyzikální chemie. 15: 97–117. doi:10.1146 / annurev.bb.15.060186.000525. PMID  3013232.
  6. ^ A b Gillen JB, Martin BJ, MacInnis MJ, Skelly LE, Tarnopolsky MA, Gibala MJ (2016). „Dvanáct týdnů intervalového tréninku sprintu zlepšuje indexy kardiometabolického zdraví podobně jako tradiční vytrvalostní trénink, a to i přes pětinásobný nižší objem cvičení a časový závazek“. PLOS One. 11 (4): e0154075. doi:10.1371 / journal.pone.0154075. PMC  4846072. PMID  27115137.
  7. ^ MacInnis MJ, Zacharewicz E, Martin BJ, Haikalis ME, Skelly LE, Tarnopolsky MA, Murphy RM, Gibala MJ (2017). „Vynikající mitochondriální adaptace v lidském kosterním svalu po intervalu ve srovnání s nepřetržitým cyklováním na jedné noze odpovídající celkové práci“. The Journal of Physiology. 595 (9): 2955–2968. doi:10.1113 / JP272570. PMC  5407978. PMID  27396440.
  8. ^ Goodsell D (1. září 2007). "Citrate Synthase". Molekula měsíce. RCSB Proteinová datová banka. doi:10.2210 / rcsb_pdb / mom_2007_9.; PDB: 1 CSC, 5 CSC, 5 CTS​
  9. ^ A b Bayer E, Bauer B, Eggerer H (listopad 1981). "Důkazy ze studií inhibitorů pro konformační změny citrátsyntázy". European Journal of Biochemistry / FEBS. 120 (1): 155–60. doi:10.1111 / j.1432-1033.1981.tb05683.x. PMID  7308213.
  10. ^ Cox DL, Nelson MM (2005). Lehningerovy principy biochemie (4. vydání). New York: W.H. Freemane. str.608−9. ISBN  978-0-7167-4339-2.
  11. ^ Smith, Colleen M .; Williamson, John R. (1971-10-15). „Inhibice citrát syntázy pomocí sukcinyl-CoA a dalších metabolitů“. FEBS Dopisy. 18 (1): 35–38. doi:10.1016/0014-5793(71)80400-3. ISSN  0014-5793. PMID  11946076. S2CID  43002983.
  12. ^ Selwood T, Jaffe EK (březen 2012). „Dynamické disociační homo-oligomery a řízení funkce proteinu“. Archivy biochemie a biofyziky. 519 (2): 131–43. doi:10.1016 / j.abb.2011.11.020. PMC  3298769. PMID  22182754.

externí odkazy