EPSP syntáza - EPSP synthase
| EPSP syntáza (3-fosfosikimát 1-karboxyvinyltransferáza) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 EPSP syntáza se spojila s shikimate.[1] | |||||||||
| Identifikátory | |||||||||
| EC číslo | 2.5.1.19 | ||||||||
| Číslo CAS | 9068-73-9 | ||||||||
| 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 | ||||||||
| |||||||||
| EPSP syntáza (3-fosfosikimát 1-karboxyvinyltransferáza) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Stuha diagramu EPSP syntázy | |||||||||
| Identifikátory | |||||||||
| Symbol | EPSP_synthase | ||||||||
| Pfam | PF00275 | ||||||||
| InterPro | IPR001986 | ||||||||
| STRÁNKA | PDOC00097 | ||||||||
| SCOP2 | 1eps / Rozsah / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
5-enolpyruvylšikimát-3-fosfát (EPSP) syntáza je enzym produkované rostlinami a mikroorganismy. EPSPS katalyzuje the chemická reakce:
- fosfoenolpyruvát (PEP) + 3-fosfosikimát (S3P) ⇌ fosfát + 5-enolpyruvylšikimát-3-fosfát (EPSP)
Tedy dva substráty z toho enzym jsou fosfoenolpyruvát (PEP) a 3-fosfo-shikimate, zatímco jeho dva produkty jsou fosfát a 5-enolpyruvylšikimát-3-fosfát.
Tento enzym není u zvířat přítomen, takže je atraktivní biologický cíl pro herbicidy, jako glyfosát. Verze tohoto genu rezistentní na glyfosát byla použita v geneticky modifikované plodiny.
Nomenklatura
Enzym patří do rodiny transferázy, konkrétně převádějící aryl nebo alkyl jiné skupiny než methyl skupiny. The systematické jméno této třídy enzymů je fosfoenolpyruvát: 3-fosfosikimát 5-Ó- (1-karboxyvinyl) -transferáza. Mezi další běžně používaná jména patří:
- 5-enolpyruvylšikimát-3-fosfát syntáza,
- 3-enolpyruvylshikimát 5-fosfát syntáza,
- 5-fosfát syntetáza 3-enolpyruvylšikimová kyselina,
- 5'-enolpyruvylšikimát-3-fosfát syntáza,
- 5-enolpyruvyl-3-fosfosikimát syntáza,
- 5-enolpyruvylšikimát-3-fosfát syntetáza,
- Syntáza kyseliny 5-enolpyruvylšikimát-3-fosforečné,
- enolpyruvylshikimát fosfát syntáza a
- 3-fosfosikimát 1-karboxyvinyl transferáza.
Struktura
EPSP syntáza je monomerní enzym s molekulovou hmotností přibližně 46 000.[2][3][4] Skládá se ze dvou domén, které jsou spojeny proteinovými řetězci. Toto vlákno funguje jako závěs a může přiblížit dvě proteinové domény k sobě. Když se substrát váže na enzym, vazba ligandu způsobí, že se obě části enzymu upnou kolem substrátu v aktivním místě.
EPSP syntáza byla rozdělena do dvou skupin podle citlivosti na glyfosát. Enzym třídy I obsažený v rostlinách a v některých bakteriích je inhibován při nízkých mikromolárních koncentracích glyfosátu, zatímco enzym třídy II, který se nachází v jiných bakteriích, je odolný vůči inhibici glyfosátem.[5]
Shikimate cesta
EPSP syntáza se podílí na biosyntéze aromatický aminokyseliny fenylalanin, tyrosin, a tryptofan přes shikimate cesta v bakteriích, houbách a rostlinách. EPSP syntáza je produkována pouze rostlinami a mikroorganismy; gen kódující tento gen není v genomu savců.[6][7] Střevní flóra některá zvířata obsahují EPSPS.[8]
Reakce
EPSP syntáza katalyzuje reakci, která převádí shikimát-3-fosfát plus fosfoenolpyruvát na 5-enolpyruvylšikimát-3-fosfát (EPSP) prostřednictvím acetal -jako čtyřboký meziprodukt.[9][10] Základní a aminokyseliny v Aktivní stránky jsou zapojeni do deprotonace z hydroxylová skupina PEP a v krocích výměny protonů souvisejících se samotným čtyřboký meziprodukt.[11]
Studie kinetika enzymů pro tuto reakci určili konkrétní sekvenci a energetiku každého kroku procesu.[12]
Herbicidní cíl
EPSP syntáza je biologickým cílem herbicidu glyfosátu. Glyfosát je kompetitivní inhibitor PEP, jednající jako přechodový stav analogový který se pevněji váže na komplex EPSPS-S3P než PEP a inhibuje shikimate cesta. Tato vazba vede k inhibici katalýzy enzymu a uzavírá cestu. Nakonec to vede ke smrti organismu v důsledku nedostatku aromatických aminokyselin, které organismus potřebuje k přežití.[5][13]
Verze enzymu, která byla odolná vůči glyfosátu a která byla stále dostatečně účinná, aby řídila přiměřený růst rostlin, byla identifikována pomocí Monsanto vědci po mnoha pokusech a omylech v Agrobacterium kmen zvaný CP4, u kterého bylo zjištěno, že přežívá v odpadní koloně v zařízení na výrobu glyfosátu; tato verze enzymu, CP4 EPSPS, je verze, která byla vytvořena do několika geneticky modifikované plodiny.[5][14]
Reference
- ^ Priestman MA, Healy ML, Funke T, Becker A, Schönbrunn E (říjen 2005). „Molekulární základ pro necitlivost glyfosátu při reakci 5-enolpyruvylšikimát 3-fosfát syntázy se shikimátem“. FEBS Lett. 579 (25): 5773–80. doi:10.1016 / j.febslet.2005.09.066. PMID 16225867. S2CID 26614581.
- ^ Goldsbrough, Peter (1990). "Amplifikace genu v tabákových buňkách tolerantních vůči glyfosátu". Plant Science. 72 (1): 53–62. doi:10.1016 / 0168-9452 (90) 90186-r.
- ^ Abdel-Meguid SS, Smith WW, Bild GS (prosinec 1985). "Krystalizace 5-enolpyruvylshikimát 3-fosfát syntázy z Escherichia coli". Journal of Molecular Biology. 186 (3): 673. doi:10.1016/0022-2836(85)90140-8. PMID 3912512.
- ^ Ream JE, Steinrücken HC, Porter CA, Sikorski JA (květen 1988). "Čištění a vlastnosti 5-enolypyruvylšikimát-3-fosfát syntázy z tmavě pěstovaných sazenic Sorghum bicolor". Fyziologie rostlin. 87 (1): 232–8. doi:10,1104 / str. 87.1.232. PMC 1054731. PMID 16666109.
- ^ A b C Pollegioni L, Schonbrunn E, Siehl D (srpen 2011). „Molekulární základ glyfosátové rezistence - různé přístupy prostřednictvím proteinového inženýrství“. FEBS Journal. 278 (16): 2753–66. doi:10.1111 / j.1742-4658.2011.08214.x. PMC 3145815. PMID 21668647.
- ^ Funke T, Han H, Healy-Fried ML, Fischer M, Schönbrunn E (srpen 2006). „Molekulární základ pro odolnost vůči herbicidům u plodin Roundup Ready“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 103 (35): 13010–5. Bibcode:2006PNAS..10313010F. doi:10.1073 / pnas.0603638103. JSTOR 30050705. PMC 1559744. PMID 16916934.
- ^ Maeda H, Dudareva N (2012). „Cesta shikimate a biosyntéza aromatických aminokyselin v rostlinách“. Roční přehled biologie rostlin. 63 (1): 73–105. doi:10.1146 / annurev-arplant-042811-105439. PMID 22554242.
Dráhy AAA se skládají z shikimální dráhy (prechorismátové dráhy) a jednotlivých postchorismátových drah vedoucích k Trp, Phe a Tyrovi .... Tyto dráhy se nacházejí v bakteriích, houbách, rostlinách a některých protistech, ale u zvířat chybí. Proto jsou AAA a některé jejich deriváty (vitamíny) základními živinami v lidské stravě, i když u zvířat lze Tyr syntetizovat z Phe pomocí Phe hydroxylázy .... Absence drah AAA u zvířat také činí tyto cesty atraktivními cíli pro antimikrobiální látky a herbicidy.
- ^ Cerdeira AL, Duke SO (2006). „Současný stav a dopady plodin odolných vůči glyfosátu na životní prostředí: přezkum“. Journal of Quality Quality. 35 (5): 1633–58. doi:10.2134 / jeq2005.0378. PMID 16899736.
- ^ „8.18.4.1.1. EPSP syntáza: tetrahedrální ketal fosfátový enzymový meziprodukt“. Komplexní přírodní produkty II. Chemie a biologie. Referenční modul v chemii, molekulárních vědách a chemickém inženýrství. 8. 2010. str. 663–688.
- ^ Anderson, Karen S .; Sammons, R. Douglas; Leo, Gregory C .; Sikorski, James A .; Benesi, Alan J .; Johnson, Kenneth A. (1990). "Pozorování na uhlíku-13 NMR tetrahedrálního meziproduktu EPSP syntázy vázaného na aktivní místo enzymu". Biochemie. 29 (6): 1460–1465. doi:10.1021 / bi00458a017. PMID 2334707.
- ^ Park, HaJeung; Hilsenbeck, Jacqueline L .; Kim, Hak Jun; Shuttleworth, Wendy A .; Park, Yong Ho; Evans, Jeremy N .; Kang, ChulHee (2004). "Strukturální studie Streptococcus pneumoniae EPSP syntáza v neligandovaném stavu, čtyřboký mezilehlý stav a S3P ‐ GLP vázaný stav “. Molekulární mikrobiologie. 51 (4): 963–971. doi:10.1046 / j.1365-2958.2003.03885.x. PMID 14763973. S2CID 45549442.
- ^ Anderson, Karen S .; Sikorski, James A .; Johnson, Kenneth A. (1988). „Čtyřstěnný meziprodukt v reakci EPSP syntázy pozorovaný rychlou kinetikou quench“. Biochemie. 27 (19): 7395–7406. doi:10.1021 / bi00419a034. PMID 3061457.
- ^ Schönbrunn E, Eschenburg S, Shuttleworth WA, Schloss JV, Amrhein N, Evans JN, Kabsch W (únor 2001). "Interakce herbicidu glyfosátu s jeho cílovým enzymem 5-enolpyruvylshikimát 3-fosfát syntázou v atomových detailech". Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 98 (4): 1376–80. Bibcode:2001PNAS ... 98.1376S. doi:10.1073 / pnas.98.4.1376. PMC 29264. PMID 11171958.
- ^ Green JM, MD Owen (červen 2011). „Plodiny odolné vůči herbicidům: užitečnost a omezení pro herbicidní rezistenci proti plevelům“. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 59 (11): 5819–29. doi:10.1021 / jf101286h. PMC 3105486. PMID 20586458.
Další čtení
- Morell H, Clark MJ, Knowles PF, Sprinson DB (leden 1967). „Enzymatická syntéza chorismických a prefenových kyselin z 5-fosfátu 3-enolpyruvylšikimové kyseliny“. The Journal of Biological Chemistry. 242 (1): 82–90. PMID 4289188.
