Juvenilní hormon diol kináza - Juvenile hormone diol kinase

The konjugát (10S, 11S) JH diolfosfát je produktem dvoustupňového enzymatického procesu: konverze JH k JH diolu a potom přidání a fosfátová skupina na C10.[1][2] Enzym odpovědný za fosforylace JH diolu je JH diol kináza (JHDK), která byla poprvé charakterizována z Malpighianské tubuly prvních pátých instarů M. sexta.[3][4][5][6] JHDK (EC 2.1.7.3) byl objeven, když analýza metabolitů JH I in vivo přinesla kromě očekávané metabolity, velmi polární konjugát JH I, který byl následně identifikován jako JH I diol fosfát.[7] Maxwell a kol.[8] ukázal, že JHDK obsahuje 3 potenciály vazba vápníku a jedno vazebné místo ATP-Mg2 + (p-smyčka ). Modelovaná struktura obsahuje devět šroubovic, jednu beta list a 10 smyček. JHDK je také přítomen v bource morušového, kde také funguje jako homodimer. Postrádá prvek odezvy JH; Li a kol. (2005). Má vysoký stupeň identity M. sexta JHDK. Později Uno a kol. (2007) charakterizovali A. mellifera enzym v a proteomická studie. Má 183 aminokyselinových zbytků. Nověji Zeng a kol. (2015) charakterizovali JHDK z Spodoptera litura. Má také 183 aminokyselinové zbytky, stejně jako B. mori enzym. Všechny tyto enzymy mají vysokou sekvenční podobnost. Enzym M. sexta obsahuje 184 zbytků.[9]

JHDK od M. sexta Malpighian tubules je a cytosolický protein složený ze dvou identických podjednotek 20 kDa, jak bylo stanoveno MS.[10] Studie gelové filtrace naznačují, že má molekulovou hmotnost přibližně 43 kDa. JHDK zobrazuje a K.m v nanomolární rozsah pro JH I diol, který je vhodný pro enzym odpovědný za clearance a hormon jehož titry zřídka přesahují 10 nM. Nejvýznamnější je katalytická aktivita vývojových paralel JHDK jako u JHEH, je nutné, pokud je JH diolfosfát legitimním terminálním metabolitem. Analýza kkočka/K.m poměr pro dioly z JH I, II a III naznačuje, že JHI diol je preferovaným substrátem, což naznačuje preferenci pro ethylová skupina v poloze C7. JHDK vyžaduje jak Mg2+ a ATP pro aktivitu.[11] Charakterizace juvenilní hormon epoxidhydrolázy (JHEH) a juvenilní hormon diol fosfotransferáza (JHDPT) z Manduca sexta Malpighianské tubuly. Oblouk. Insect Biochem. Physiol. 30, 255-270 [12]), ačkoli přebytek Mg2+ a Ca2+ inhibovat jeho aktivitu.[13]

Specifičnost JHDK pro JH I diol je relativně vysoká, s ohledem na množství potenciálních skupin akceptorů fosfátů přítomných v buňce. Enzym nerozpoznává methyl geranoát diol (o jednu isoprenylovou jednotku kratší než JH) ani methyl geranylgeranoát diol (o jednu izoprenylovou skupinu delší než JH), přesto rozpoznává JH I ethylester diol. Rozpoznává také oba JH dioly enantiomery, což znamená, že absolutní stereospecifičnost z hydroxyskupiny má menší význam. Nejpřekvapivější je neschopnost enzymu rozpoznat kyselé dioly JH. Protože JH kyselý diol nemůže být fosforylován JHDK, obecně přijímaná cesta pro JH katabolismus (JH kyselina se převádí na JH kyselý diol) je třeba znovu zvážit. Role buněčného JHE se přesto stává problematickou, pokud hlavní cestou katabolismu JH v buňce je cesta katalyzovaná JHEH a JHDK. Skutečnost, že JH diol fosfát je významným metabolitem [14] rozhodně oslabuje dlouhodobé dogma, které JH esteráza je nejdůležitější při katabolismu JH. Zatímco JHE bylo uvedeno, že má fosfatáza podle našich znalostí nebyl nikdy testován na JH diol fosfátu.

Posloupnost a hypotetické struktury M. sexta, D. melanogaster,[15] a B. mori JHDK [16] byly analyzovány. Částečná charakterizace JHDK z celého těla homogenizuje D. melanogaster naznačuje, že je to podobné jako u enzym v M. sexta, s výjimkou její podjednotkové struktury. Aktivní D. melanogaster JHDK je a monomer ~ 20 kDa, zatímco aktivní M. sexta (Přístupové číslo GenBank: AJ430670) a B. mori JHDK (přístupové číslo GenBank: AY363308) se skládají ze dvou identických podjednotek 20 kDa. Podobnosti v chromatografických vlastnostech, izoelektrický bod a vedla aktivita enzymu [17] k závěru, že sarkoplazmatický pravděpodobný je protein vázající vápník 2 (dSCP2) D. melanogaster homolog M. sexta JHDK. The M. sexta gen kóduje enzym, který má 59% sekvenční identitu a> 80% podobnost s dSCP2 z D. melanogaster (Přístupové číslo GenBank: AF093240; CG14904). Li a kol.[18] uvedl, že B. mori JHDK se skládá z jediného exon 637 bp. The B. mori JHDK je nejvíce vyjádřen ve střevě, jak je určeno Northern blot analýzy a není pod přímou kontrolou JH na transkripční úrovni. Maxwell a kol.[19] vygenerovali 3D model, který použili pro simulace dokování silico. Využili skutečnosti, že katalytické místo JHDK musí obsahovat a purin (GTP) vazebné místo a hydrofobní kapsa pro JH diol a že je známo lešení pro dSCP2. Obklopující domnělé místo vázající substrát, oba M. sexta a D. melanogaster JHDK obsahují tři konzervované nukleotid -vazebné prvky společné pro proteiny vázající nukleotidy. Model dále demonstruje, že protein obsahuje čtyři domény, které tvoří dva páry a motiv helix-loop-helix (EF ruka ;.[20] Interakce náboje v hydrofobní kapsa na vázání, stejně jako jeho hloubka (19 °), jsou komplementární k rozšířené konformaci diolu. Kromě toho hydrofobní povaha vazebné kapsy doplňuje C1 ester substrátu a podporuje pozorování, že JH diol je jediným substrátem pro tento enzym.[21]

Reference

  1. ^ Halarnkar, P.P., Jackson, G.P., Straub, K.M., Schooley, D.A., 1993. Katabolismus juvenilních hormonů v Manduca sexta - homologní selektivita katabolismu a identifikace diol-fosfátového konjugátu jako hlavního konečného produktu. Experientia 49, 988-994
  2. ^ Kapalná chromatografická separace juvenilního hormonu a jeho metabolitů na reverzní fázi a její aplikace pro studium katabolismu juvenilních hormonů in vivo v Manduca sexta. Anální. Biochem. 188, 394-397
  3. ^ Grieneisen, M.L., Kieckbusch, T.D., Dorman, G., Latli, B., Prestwich, G.D., Schooley, D.A., 1995
  4. ^ Charakterizace juvenilní hormon epoxidhydrolázy (JHEH) a juvenilní hormon diol fosfotransferáza (JHDPT) z Manduca sexta Malpighianské tubuly. Oblouk. Insect Biochem. Physiol. 30, 255-270
  5. ^ Maxwell, R.A., Welch, W.H., Schooley, D.A., 2002. JH diol kinase: part I-Purification, charakterizace a substrátová specificita juvenilní hormon selektivní diol kinázy z Manduca sexta. J. Biol. Chem. 277, 21874–21881
  6. ^ Maxwell, R.A., Welch, W.H., Horodyski, F.M., Schegg, K.M., Schooley, D.A., 2002. JH diol kinase: part II- Sequencing, cloning, and molekular modeling of juvenile hormon-selective diol kinase from Manduca sexta. J. Biol. Chem. 277, 21882–21890
  7. ^ Halarnkar, P.P., Jackson, G.P., Straub, K.M., Schooley, D.A., 1993. Katabolismus juvenilních hormonů v Manduca sexta - homologní selektivita katabolismu a identifikace diol-fosfátového konjugátu jako hlavního konečného produktu. Experientia 49, 988-994
  8. ^ Maxwell, R.A., Welch, W.H., Schooley, D.A., 2002. JH diol kinase: part I-Purification, charakterizace a substrátová specificita juvenilní hormon selektivní diol kinázy z Manduca sexta. J. Biol. Chem. 277, 21874–21881
  9. ^ Maxwell, R.A., Welch, W.H., Schooley, D.A., 2002. JH diol kinase: part I-Purification, charakterizace a substrátová specificita juvenilní hormon selektivní diol kinázy z Manduca sexta. J. Biol. Chem. 277, 21874–21881
  10. ^ Maxwell, R.A., Welch, W.H., Horodyski, F.M., Schegg, K.M., Schooley, D.A., 2002. JH diol kinase: part II- Sequencing, cloning, and molekular modeling of juvenile hormon-selective diol kinase from Manduca sexta. J. Biol. Chem. 277, 21882–21890
  11. ^ Grieneisen, M.L., Kieckbusch, T.D., Dorman, G., Latli, B., Prestwich, G.D., Schooley, D.A., 1995
  12. ^ Maxwell, R.A., Welch, W.H., Schooley, D.A., 2002. JH diol kinase: part I-Purification, charakterizace a substrátová specificita juvenilní hormon selektivní diol kinázy z Manduca sexta. J. Biol. Chem. 277, 21874–21881
  13. ^ Maxwell, R.A., Welch, W.H., Horodyski, F.M., Schegg, K.M., Schooley, D.A., 2002. JH diol kinase: part II- Sequencing, cloning, and molekular modeling of juvenile hormon-selective diol kinase from Manduca sexta. J. Biol. Chem. 277, 21882–21890
  14. ^ Halarnkar, P.P., Jackson, G.P., Straub, K.M., Schooley, D.A., 1993. Katabolismus juvenilních hormonů v Manduca sexta - homologní selektivita katabolismu a identifikace diol-fosfátového konjugátu jako hlavního konečného produktu. Experientia 49, 988-994
  15. ^ Maxwell, R.A., Welch, W.H., Schooley, D.A., 2002. JH diol kinase: part I-Purification, charakterizace a substrátová specificita juvenilní hormon selektivní diol kinázy z Manduca sexta. J. Biol. Chem. 277, 21874–21881
  16. ^ Li, S., Zhang, Q.R., Xu, W.H., Schooley, D.A., 2005. Obrázek ukazuje model z tohoto článku počítačem generované struktury. Juvenilní hormon diol kináza, protein vázající vápník s aktivitou kinázy, z bource morušového, Bombyx mori. Insect Biochem Mol. Biol. 35, 1235-1248
  17. ^ Maxwell, R.A., Welch, W.H., Schooley, D.A., 2002. JH diol kinase: part I-Purification, charakterizace a substrátová specificita juvenilní hormon selektivní diol kinázy z Manduca sexta. J. Biol. Chem. 277, 21874–21881
  18. ^ Li, S., Zhang, Q.R., Xu, W.H., Schooley, D.A., 2005. Juvenilní hormon diol kináza, protein vázající vápník s aktivitou kinázy, z bource morušového, Bombyx mori. Insect Biochem Mol. Biol. 35, 1235-1248
  19. ^ Maxwell, R.A., Welch, W.H., Schooley, D.A., 2002b. JH diol kináza: část I - Čištění, charakterizace a substrátová specificita juvenilní hormon selektivní diol kinázy z Manduca sexta. J. Biol. Chem. 277, 21874–21881
  20. ^ Branden, C., Tooze, J., 1999. Introduction to Protein Structure, 2. vyd. Garland Publishing, Inc., New York
  21. ^ Maxwell, R.A., Welch, W.H., Horodyski, F.M., Schegg, K.M., Schooley, D.A., 2002. JH diol kinase: part II- Sequencing, cloning, and molekular modeling of juvenile hormon-selective diol kinase from Manduca sexta. J. Biol. Chem. 277, 21882–21890