Fruktóza-bisfosfát aldoláza - Fructose-bisphosphate aldolase

Fruktóza-bisfosfát aldoláza
1qo5.jpg
Octamér fruktóza-bisfosfát aldoláza, člověk
Identifikátory
EC číslo4.1.2.13
Číslo CAS9024-52-6
Databáze
IntEnzIntEnz pohled
BRENDAVstup BRENDA
EXPASYPohled NiceZyme
KEGGVstup KEGG
MetaCycmetabolická cesta
PRIAMprofil
PDB strukturRCSB PDB PDBe PDBsum
Genová ontologieAmiGO / QuickGO
Fruktóza-bisfosfát aldoláza třídy I
PDB 1fdj EBI.jpg
fruktóza 1,6-bisfosfát aldoláza z králičích jater
Identifikátory
SymbolGlykolytický
PfamPF00274
InterProIPR000741
STRÁNKAPDOC00143
SCOP21ald / Rozsah / SUPFAM
CDDcd00344
Fruktóza-bisfosfát aldoláza třídy II
PDB 1b57 EBI.jpg
třída II fruktosa-1,6-bisfosfát aldoláza v komplexu s fosfoglykolohydroxamátem
Identifikátory
SymbolF_bP_aldolase
PfamPF01116
Pfam klanCL0036
InterProIPR000771
STRÁNKAPDOC00523
SCOP21dos / Rozsah / SUPFAM
CDDcd00453

Fruktóza-bisfosfát aldoláza (ES 4.1.2.13 ), často jen aldoláza, je enzym katalyzující a reverzibilní reakce který rozděluje aldol, fruktóza 1,6-bisfosfát, do triose fosfáty dihydroxyaceton fosfát (DHAP) a glyceraldehyd-3-fosfát (G3P). Aldoláza může také produkovat DHAP z jiných (3S, 4R) -ketóza 1-fosfáty, jako je fruktóza-1-fosfát a sedoheptulosa 1,7-bisfosfát. Glukoneogeneze a Calvinův cyklus, což jsou anabolické cesty, použijte reverzní reakci. Glykolýza, a katabolická cesta, používá dopřednou reakci. Aldoláza je rozdělena do dvou tříd podle mechanismu.

Slovo aldoláza také obecněji odkazuje na enzym, který provádí aldolová reakce (vytvoření aldol ) nebo jeho reverzní (štěpení aldolu), jako je Kyselina sialová aldoláza, který tvoří kyselina sialová. Vidět seznam aldolas.

Mechanismus a struktura

Proteiny třídy I tvoří a protonoval Schiffova základna středně pokročilí spojující vysoce konzervované Aktivní stránky lysin s DHAP karbonyl uhlík. Kromě toho jsou tyrosinové zbytky zásadní pro tento mechanismus při stabilizaci akceptorů vodíku. Proteiny třídy II používají jiný mechanismus, který polarizuje karbonylovou skupinu s a dvojmocný kation jako Zn2+. The Escherichia coli galaktitol operon protein, GATY a N-acetyl galaktosamin operonový protein, agaY, které jsou tagatóza-bisfosfát aldoláza, jsou homology třídy II fruktosa-bisfosfát aldoláza. Dva histidin zbytky v první polovině sekvence těchto homologů bylo prokázáno, že se účastní vazby zinku.[1]

The proteinové podjednotky z obou tříd každá má doména α / β složený do Hlaveň TIM obsahující aktivní web. Několik podjednotek je sestaveno do kompletní protein. Tyto dvě třídy mají málo společného sekvenční identita.

Až na několik výjimek byly nalezeny pouze proteiny třídy I zvířata, rostliny, a zelené řasy.[2] Až na několik výjimek byly v proteinu třídy II nalezeny pouze proteiny třídy II houby. Obě třídy byly široce nalezeny v jiných eukaryoty a v bakterie. Tyto dvě třídy jsou často přítomny společně ve stejném organismu. Rostliny a řasy mají plastidální aldoláza, někdy pozůstatek endosymbióza, kromě obvyklé cytosolické aldolázy. Bifunkční fruktóza-bisfosfát aldoláza / fosfatáza s mechanismem třídy I byla široce nalezena v archaea a v některých bakteriích.[3] Aktivní místo této archaeal aldolázy je také v hlavni TIM.

V glukoneogenezi a glykolýze

Glukoneogeneze a glykolýza sdílejí řadu šesti reverzibilních reakcí. V glukoneogenezi se glyceraldehyd-3-fosfát redukuje na 1,6-bisfosfát fruktózy s aldolázou. Při glykolýze se z 1,6-bisfosfátu z fruktózy vyrábí glyceraldehyd-3-fosfát a dihydroxyacetonfosfát pomocí aldolázy. Aldoláza používaná při glukoneogenezi a glykolýze je cytoplazmatický protein.

Tři formy proteinu třídy I se nacházejí v obratlovců.Aldoláza A je přednostně vyjádřený ve svalech a mozku; aldoláza B v játrech, ledvinách a v enterocyty; a aldoláza C. v mozku. Aldolases A a C jsou zapojeni hlavně do glykolýza, zatímco aldoláza B se podílí jak na glykolýze, tak na glukoneogenezi.[4] Některé vady aldolázy B způsobují dědičná intolerance fruktózy. Metabolismus volné fruktózy v játrech využívá schopnosti aldolázy B používat fruktóza-1-fosfát jako Podklad.[5] Archaeal fruktosa-bisfosfát aldoláza / fosfatáza se pravděpodobně podílí na glukoneogenezi, protože jejím produktem je fruktóza 6-fosfát.[6]

V Calvinově cyklu

The Calvinův cyklus je uhlíková fixace cesta; je součástí fotosyntézy, která přeměňuje oxid uhličitý a další sloučeniny na glukózu. To a glukoneogeneze sdílet sérii čtyř reverzibilních reakcí. V obou cestách 3-fosfoglycerát (3-PGA nebo 3-PG) se redukuje na 1,6-bisfosfát fruktózy s aldolázou katalyzující poslední reakci. Pátá reakce katalyzovaná oběma cestami fruktóza 1,6-bisfosfatáza hydrolyzuje 1-6-bisfosfát fruktózy na 6-fosfát fruktózy a anorganický fosfát. Velký pokles v energie zdarma činí tuto reakci nevratnou. V Calvinově cyklu aldoláza také katalyzuje produkci sedoheptulosa 1,7-bisfosfát z DHAP a erythrose 4-fosfát. Hlavními produkty Calvinova cyklu jsou triose fosfát (TP), což je směs DHAP a G3P, a fruktóza 6-fosfát. Oba jsou také potřebné k regeneraci RuBP. Aldoláza používaná rostlinami a řasami v Calvinově cyklu je obvykle protein cílený na plastidy kódovaný jaderným genem.

Reakce

Aldoláza katalyzuje

fruktóza 1,6-bisfosfát ⇌ DHAP + G3P

a také

sedoheptulosa 1,7-bisfosfát ⇌ DHAP + erythrosa 4-fosfát
fruktóza 1-fosfát ⇌ DHAP + glyceraldehyd

Aldoláza se používá v reverzibilním kmeni glukoneogeneze / glykolýzy

2(ŘÍZ + NADH + H+ + ATP + H2O) ⇌ fruktóza 1,6-bisfosfát + 2 (NAD+ + ADP + Pi)

Aldoláza se také používá v části Calvinova cyklu sdílené s glukoneogenezí, s nevratnou hydrolýzou fosfátů na konci katalyzovanou fruktóza 1,6-bisfosfatáza

2(3-PG + NADPH + H+ + ATP + H2O) ⇌ fruktóza 1,6-bisfosfát + 2 (NADP+ + ADP + Pi)
fruktóza 1,6-bisfosfát + H2O → fruktóza 6-fosfát + Pi

V glukoneogenezi je 3-PG produkován enoláza a fosfoglycerát mutáza hraní v sérii

PEP + H2O ⇌ 2-PG ⇌ 3-PG

V Calvinově cyklu vyrábí 3-PG rubisco

RuBP + CO2 + H2O → 2 (3-PG)

G3P vyrábí společnost fosfoglycerátkináza působící v sérii s glyceraldehyd-3-fosfátdehydrogenáza (GAPDH) v glukoneogenezi a v sérii s glyceraldehyd-3-fosfát dehydrogenáza (NADP +) (fosforylace) v Calvinově cyklu

3-PG + ATP ⇌ 1,3-bisfosfoglycerát + ADP
1,3-bisfosfoglycerát + NAD (P) H + H+ ⇌ G3P + Pi + NAD (P)+

Triose-fosfát izomeráza udržuje DHAP a G3P v blízké rovnováze a vytváří směs zvanou triose fosfát (TP)

G3P ⇌ DHAP

Pro aldolázu jsou tedy k dispozici jak DHAP, tak G3P.

Vlastnosti měsíčního svitu

Aldoláza se také podílí na mnoha „měsíčních svitech“ nebo nekatalytických funkcích na základě své vazebné afinity k mnoha dalším proteinům, včetně F-aktin, α-tubulin, lehký řetěz dynein, VOSA, Pásmo 3 anexový výměník, fosfolipáza D (PLD2 ), transportér glukózy GLUT4, inositol trisphosphate, V-ATPáza a ARNO (a guaninový nukleotidový výměnný faktor z ARF6 ). Předpokládá se, že se tyto asociace převážně podílejí na buněčné struktuře, nicméně bylo prozkoumáno zapojení do endocytózy, invaze parazitů, přesmyku cytoskeletu, buněčné motility, přenosu a recyklace membránových proteinů, signální transdukce a rozdělení tkáně.[7][8][9]

Reference

  1. ^ Zgiby SM, Thomson GJ, Qamar S, Berry A (2000). "Zkoumání vazby na substrát a diskriminace v alklázách fruktosyl, 6-bisfosfátu a 1,6-bisfosfátu tagatózy". Eur. J. Biochem. 267 (6): 1858–68. doi:10.1046 / j.1432-1327.2000.01191.x. PMID  10712619.
  2. ^ Patron NJ, Rogers MB, Keeling PJ (2004). „Genová náhrada fruktóza-1,6-bisfosfát aldolázy podporuje hypotézu jediného fotosyntetického předka chromalveolátů“. Eukaryotická buňka. 3 (5): 1169–75. doi:10.1128 / EC.3.5.1169-1175.2004. PMC  522617. PMID  15470245.
  3. ^ Siebers B, Brinkmann H, Dörr C, Tjaden B, Lilie H, van der Oost J, Verhees CH (2001). „Archaeal fruktosa-1,6-bisfosfátové aldolázy představují novou rodinu aldolázy typu I archaeal“. J. Biol. Chem. 276 (31): 28710–8. doi:10,1074 / jbc.M103447200. PMID  11387336.
  4. ^ Walther EU, Dichgans M, Maricich SM, Romito RR, Yang F, Dziennis S, Zackson S, Hawkes R, Herrup K (1998). „Genomické sekvence aldolázy C (Zebrin II) přímo exprimují lacZ výhradně v jiných než neuronálních buňkách transgenních myší“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 95 (5): 2615–20. doi:10.1073 / pnas.95.5.2615. PMC  19434. PMID  9482935.
  5. ^ Gopher A, Vaisman N, Mandel H, Lapidot A (1990). „Stanovení metabolických drah fruktózy u normálních dětí a dětí s intolerancí fruktózy: studie C-13 NMR s použitím fruktózy C-13“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 87 (14): 5449–53. doi:10.1073 / pnas.87.14.5449. PMC  54342. PMID  2371280.
  6. ^ Estelmann S, Hügler M, Eisenreich W, Werner K, Berg IA, Ramos-Vera WH, Say RF, Kockelkorn D, Gad'on N, Fuchs G (2011). "Značení a enzymové studie metabolismu centrálního uhlíku v Metallosphaera sedula". J. Bacteriol. 193 (5): 1191–200. doi:10.1128 / JB.01155-10. PMC  3067578. PMID  21169486.
  7. ^ Rangarajan ES, Park H, Fortin E, Sygusch J, Izard T (2010). "Mechanismus kontroly alolázy při třídění funkce nexinu 9 v endocytóze". J. Biol. Chem. 285 (16): 11983–90. doi:10.1074 / jbc.M109.092049. PMC  2852936. PMID  20129922.
  8. ^ Ahn AH, Dziennis S, Hawkes R, Herrup K (1994). „Klonování zebrinu II odhaluje jeho identitu s aldolázou C“. Rozvoj. 120 (8): 2081–90. PMID  7925012.
  9. ^ Merkulova M, Hurtado-Lorenzo A, Hosokawa H, Zhuang Z, Brown D, Ausiello DA, Marshansky V (2011). „Aldoláza přímo interaguje s ARNO a moduluje morfologii buněk a distribuci kyselých vezikul“. Am J Physiol Cell Physiol. 300 (6): C1442-55. doi:10.1152 / ajpcell.00076.2010. PMC  3118619. PMID  21307348.

Další čtení

externí odkazy