Isopentenyl-difosfát delta izomeráza - Isopentenyl-diphosphate delta isomerase
isopentenyl-difosfát delta-izomeráza | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
![]() Isopentenyl-difosfát delta izomerázový oktamer, Thermus thermophilus | |||||||||
Identifikátory | |||||||||
EC číslo | 5.3.3.2 | ||||||||
Číslo CAS | 9033-27-6 | ||||||||
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 | ||||||||
|
Izopentenylpyrofosfát delta izomeráza 1 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Identifikátory | |||||||
Symbol | IDI1 | ||||||
Gen NCBI | 3422 | ||||||
HGNC | 5387 | ||||||
OMIM | 604055 | ||||||
RefSeq | NM_004508 | ||||||
UniProt | Q13907 | ||||||
Další údaje | |||||||
EC číslo | 5.3.3.2 | ||||||
Místo | Chr. 10 p15.3 | ||||||
|
Isopentenylpyrofosfát izomeráza (IPP izomeráza), také známý jako Isopentenyl-difosfát delta izomeráza,[1] je izomeráza že katalyzuje konverze relativně nereaktivních isopentenylpyrofosfát (IPP) na reaktivnější elektrofil dimethylallylpyrofosfát (DMAPP). Tento izomerizace je klíčovým krokem v biosyntéza z isoprenoidy skrz mevalonátová cesta a Cesta MEP.
- isopentenyl difosfát dimethylallyldifosfát
Tento enzym patří do rodiny izomerázy, konkrétně intramolekulární oxidoreduktázy transponování vazeb C = C. The systematické jméno této třídy enzymů je isopentenyl-difosfát Delta3-Delta2-izomeráza. Mezi další běžně používaná jména patří isopentenylpyrofosfát Delta-izomeráza, methylbutenylpyrofosfát izomeráza, a isopentenylpyrofosfát izomeráza.[2][3][4]
Enzymový mechanismus
IPP izomeráza katalyzuje izomerizaci IPP na DMAPP pomocí antarafacial provedení vodík.[5][6] Empirické důkazy naznačují, že tato reakce probíhá a protonace /deprotonace mechanismus s přidáním a proton do re-tvář inaktivovaného C3-C4 dvojná vazba což vede k přechodnému stavu karbokace středně pokročilí.[7][8] Odstranění pro-R protonu z C.2 tvoří C.2-C3 dvojná vazba DMAPP.

Struktura enzymu

Krystalografické studie zjistily, že aktivní formou izomerázy IPP je a monomer se střídáním α-šroubovice a β-listy.[9][10] The Aktivní stránky IPP izomerázy je hluboce pohřbena uvnitř enzym a skládá se z kyselina glutamová zbytek a cystein zbytky, které interagují s opačnými stranami IPP Podklad, v souladu s antarafacial stereochemie izomerizace.[9][11] Původ počátečního protonačního kroku nebyl přesvědčivě stanoven. Nedávné důkazy naznačují, že zbytek kyseliny glutamové je zapojen do protonačního kroku navzdory pozorování, že jeho karboxylová kyselina postranní řetěz je ve své stabilizované karboxylát formulář.[12] Tento rozpor byl vyřešen objevem a voda molekula v aktivním místě lidské IPP izomerázy, což naznačuje mechanismus, kde glutaminový zbytek polarizuje dvojná vazba IPP a zvyšuje náchylnost k protonaci vodou.[13]
IPP izomeráza také vyžaduje a dvojmocný kation složit do své aktivní konformace. Enzym obsahuje několik aminokyseliny, včetně katalytického glutamátu, které se podílejí na koordinační s Mg2+ nebo Mn2+.[9][14] Koordinace kationtu kovu s glutamátovým zbytkem stabilizuje karbiokační meziprodukt po protonaci.
Strukturální studie
Ke konci roku 2007, 25 struktur byly pro tuto třídu enzymů vyřešeny pomocí PDB přístupové kódy 1HX3, 1HZT, 1I9A, 1NFS, 1NFZ, 1OW2, 1P0K, 1P0N, 1PPV, 1PPW, 1PVF, 1Q54, 1R67, 1VCF, 1VCG, 1X83, 1X84, 2B2K, 2DHO, 2G73, 2G74, 2I6K, 2ICJ, 2ICK, a 2PNY.
Biologická funkce
Protonace inaktivované dvojné vazby je v přírodě zřídka vidět, což zdůrazňuje jedinečný katalytický mechanismus IPP izomerázy. Izomerace IPP na DMAPP je zásadním krokem při syntéze isoprenoidů a isoprenoidových derivátů, sloučenin, které hrají zásadní roli v biosyntetických drahách všech živých organismů.[15] Kvůli důležitosti melavonátové dráhy v biosyntéze isoprenoidů se IPP izomeráza nachází v různých buněčných kompartmentech, včetně plastidy a savčí mitochondrie.[16]
Relevance nemoci
Mutace v IDI1, gen které kódují IPP izomerázu 1, se podílejí na snížení životaschopnosti řady organismů, včetně kvasinek Saccharomyces cerevisiae hlístice Caenorhabditis elegans a rostlina Arabidopsis thaliana.[17][18][19] I když neexistují žádné důkazy přímo implikující IDI1 mutace v nemoci člověka, genomická analýza identifikoval a zisk počtu kopií u dvou IPP izomerázových genů u podstatné části pacientů se sporadickými Amyotrofní laterální skleróza, což naznačuje, že isomeráza může hrát roli v tomto onemocnění.[20]
Reference
- ^ „IDI1 - Isopentenyl-difosfát Delta-izomeráza - Saccharomyces cerevisiae (kmen ATCC 204508 / S288c) (pekařské kvasnice) - gen a protein IDI1“. UniProt. Citováno 6. června 2016.
- ^ Kaneda K, Kuzuyama T, Takagi M, Hayakawa Y, Seto H (2001). „Neobvyklá isopentenyldifosfát izomeráza nalezená v klastru genů mevalonátové dráhy z kmene CL190 Streptomyces sp.“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 98 (3): 932–7. doi:10.1073 / pnas.020472198. PMC 14687. PMID 11158573.
- ^ Bishop JM (1983). "Buněčné onkogeny a retroviry". Annu. Biochem. 52: 301–54. doi:10.1146 / annurev.bi.52.070183.001505. PMID 6351725.
- ^ Agranoff BW, Eggerer H, Henning U, Lynen F (1960). "Biosyntéza terpenů. VII. Isopentenylpyrofosfát izomeráza". J. Biol. Chem. 235: 326–32. PMID 13792054.
- ^ Cornforth JW, Cornforth RH, Popják G, Yengoyan L (září 1966). "Studie o biosyntéze cholesterolu. XX. Sterický průběh dekarboxylace 5-pyrofosfomevalonátu a tvorby vazby uhlík na uhlík v biosyntéze farnesylpyrofosfátu". The Journal of Biological Chemistry. 241 (17): 3970–3987. PMID 4288360.
- ^ Cornforth RH, Popják G (1969). "Chemická syntéza substrátů biosyntézy sterolů". V Raymond BC (ed.). Metody v enzymologii. 15. Akademický tisk. 359–390.
- ^ Reardon JE, Abeles RH (září 1986). „Mechanism of action of isopentenyl pyrophosphate isomerase: evidence for a carbonium ion intermediate“. Biochemie. 25 (19): 5609–5616. doi:10.1021 / bi00367a040. PMID 3022798.
- ^ Street IP, Christensen DJ, Poulter CD (1990). „Výměna vodíku během enzymem katalyzované izomerizace isopentenyldifosfátu a dimethylallyldifosfátu“. Journal of the American Chemical Society. 112 (23): 8577–8578. doi:10.1021 / ja00179a049.
- ^ A b C Hall NR, Fish DE, Hunt N, Goldin RD, Guillou PJ, Monson JR (červen 1992). „Je vztah mezi angiogenezí a metastázami u rakoviny prsu skutečný?“. Chirurgická onkologie. 1 (3): 223–229. doi:10.1016 / 0960-7404 (92) 90068-v. PMID 1285217.
- ^ Zheng W, Sun F, Bartlam M, Li X, Li R, Rao Z (březen 2007). „Krystalová struktura lidské isopentenyldifosfát izomerázy při rozlišení 1,7 A odhaluje její katalytický mechanismus při biosyntéze isoprenoidů“. Journal of Molecular Biology. 366 (5): 1447–1458. doi:10.1016 / j.jmb.2006.12.055. PMID 17250851.
- ^ Street IP, Coffman HR, Baker JA, Poulter CD (duben 1994). „Identifikace Cys139 a Glu207 jako katalyticky důležitých skupin v aktivním místě isopentenyldifosfátu: dimethylallyldifosfát izomeráza“. Biochemie. 33 (14): 4212–4217. doi:10.1021 / bi00180a014. PMID 7908830.
- ^ Wouters J, Oudjama Y, Barkley SJ, Tricot C, Stalon V, Droogmans L, Poulter CD (duben 2003). „Katalytický mechanismus isopentenyldifosfát izomerázy Escherichia coli zahrnuje Cys-67, Glu-116 a Tyr-104, jak naznačují krystalové struktury komplexů s analogy přechodného stavu a nevratnými inhibitory.“. The Journal of Biological Chemistry. 278 (14): 11903–11908. doi:10,1074 / jbc.M212823200. PMID 12540835.
- ^ Zhang C, Liu L, Xu H, Wei Z, Wang Y, Lin Y, Gong W (březen 2007). „Krystalové struktury lidské IPP izomerázy: nový pohled na katalytický mechanismus“. Journal of Molecular Biology. 366 (5): 1437–1446. doi:10.1016 / j.jmb.2006.10.092. PMID 17137593.
- ^ Bonanno JB, Edo C, Eswar N, Pieper U, Romanowski MJ, Ilyin V, Gerchman SE, Kycia H, Studier FW, Sali A, Burley SK (listopad 2001). „Strukturní genomika enzymů zapojených do biosyntézy sterolů / isoprenoidů“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 98 (23): 12896–12901. Bibcode:2001PNAS ... 9812896B. doi:10.1073 / pnas.181466998. PMC 60796. PMID 11698677.
- ^ Bach TJ (březen 1995). "Některé nové aspekty biosyntézy izoprenoidů v rostlinách - přehled". Lipidy. 30 (3): 191–202. doi:10.1007 / BF02537822. PMID 7791527. S2CID 3999323.
- ^ Ramos-Valdivia AC, van der Heijden R, Verpoorte R (prosinec 1997). "Isopentenyl difosfát izomeráza: základní enzym při biosyntéze isoprenoidů. Přehled jeho biochemie a funkce". Zprávy o přírodních produktech. 14 (6): 591–603. doi:10.1039 / np9971400591. PMID 9418296.
- ^ Mayer MP, Hahn FM, Stillman DJ, Poulter CD (září 1992). „Narušení a mapování IDI1, genu pro isopentenyldifosfát izomerázu v Saccharomyces cerevisiae“. Droždí. 8 (9): 743–748. doi:10,1002 / ano 3220080907. PMID 1441751. S2CID 19430360.
- ^ Yochem J, Hall DH, Bell LR, Hedgecock EM, Herman RK (duben 2005). „Isopentenyl-difosfát izomeráza je nezbytná pro životaschopnost Caenorhabditis elegans“. Molekulární genetika a genomika. 273 (2): 158–166. doi:10.1007 / s00438-004-1101-x. PMID 15765206. S2CID 1637634.
- ^ Okada K, Kasahara H, Yamaguchi S, Kawaide H, Kamiya Y, Nojiri H, Yamane H (duben 2008). „Genetické důkazy o roli isopentenyldifosfát izomeráz v dráze mevalonátu a vývoji rostlin v Arabidopsis“. Fyziologie rostlin a buněk. 49 (4): 604–616. doi:10.1093 / pcp / pcn032. PMID 18303110.
- ^ Kato T, Emi M, Sato H, Arawaka S, Wada M, Kawanami T, Katagiri T, Tsuburaya K, Toyoshima I, Tanaka F, Sobue G, Matsubara K (listopad 2010). „Segmentální nárůst počtu kopií v oblasti genů isopentenyldifosfát izomerázy u sporadické amyotrofické laterální sklerózy“. Sdělení o biochemickém a biofyzikálním výzkumu. 402 (2): 438–442. doi:10.1016 / j.bbrc.2010.10.056. PMID 20955688.
externí odkazy
- isopentenyldifosfát + delta-izomeráza v americké národní lékařské knihovně Lékařské předměty (Pletivo)