L-ribulóza-5-fosfát 4-epimeráza - L-ribulose-5-phosphate 4-epimerase

L-ribulosa-fosfát-4-epimeráza
Identifikátory
EC číslo	5.1.3.4
Číslo CAS	9024-19-5
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
Vyhledávání PMC článků PubMed článků NCBI bílkoviny

v enzymologie, a L-ribulosa-5-fosfát 4-epimeráza (ES 5.1.3.4 ) je enzym že katalyzuje interkonverze ribulosa 5-fosfát a xylulóza 5-fosfát v oxidační fázi Cesta fosfátu pentózy.^[1]

L-ribulosa 5-fosfát ${ displaystyle rightleftharpoons}$ D-xylulóza-5-fosfát

Tento enzym má molekulovou hmotnost 102 kDa a předpokládá se, že je složen ze čtyř identických 25,5 kDa podjednotek. Patří do rodiny izomerázy, konkrétně ty racemázy a epimerázy jednající na sacharidy a deriváty.^[2] The systematické jméno této třídy enzymů je L-ribulosa-5-fosfát 4-epimeráza. Mezi další běžně používaná jména patří fosforibulóza izomeráza, ribulóza fosfát 4-epimeráza, L-ribulosa-fosfát-4-epimeráza, L-ribulosa 5-fosfát 4-epimeráza, AraD, a L-Ru5P. Tento enzym se účastní interverze pentózy a glukuronátu a metabolismus askorbátu a aldarátu.

Enzymový mechanismus

• 

  Mechanismus účinku ribulózy 5-fosfát 4-epimerázy v aktivním místě

• 

  Aldol a dehydratační mechanismy

L-Ribulóza-5-fosfát-4-epimeráza katalyzuje epimerizaci L-ribulosa 5-fosfát na D-xylulóza 5-fosfát štěpením retro-aldolem a následným aldolová reakce. Navrhovaný mechanismus zahrnuje abstrakci proton z hydroxyl skupina na C-4, následovaná odštěpením vazby mezi C-3 a C-4 za vzniku aceton-enediolátu stabilizovaného kovem a glykolaldehyd fosfátový fragment. Vazba C-C glykolaldehydfosfátu se poté otočí o 180 ° a vazba C-C mezi C-3 a C-4 se regeneruje, aby poskytla inverzi stereochemie na C-4.^[3]

Tento mechanismus je zpochybněn možnou alternativou dehydratace reakční schéma. Literatura^[2][3] upřednostňuje aldolový mechanismus ze dvou důvodů. Za prvé, mechanismus štěpení retroaldolem je analogický s reakcí katalyzovanou L-fukulosa-fosfát aldoláza který má vysokou úroveň podobnosti sekvence s L-ribulosa-5-fosfát 4-epimeráza. Zadruhé, analýza ¹³C a deuterium kinetické izotopové účinky směřuje k aldolovému mechanismu. Bylo hlášeno, že v deuteriu je malý až žádný rozdíl izotop účinky na C-3 a C-4, což naznačuje, že tyto vazby C – H se během epimerizace neporuší.^[3] U mechanismu dehydratace lze očekávat změny izotopového účinku na C-3, protože rozbití vazby C – H je krok omezující rychlost v tomto mechanismu a nahrazení C-3 vodík s deuteriem by významně změnilo rychlost. Zároveň jsou výrazně velké ¹³Účinky izotopu C, což naznačuje, že zlomení vazby C – C omezuje rychlost, jak se u aldolového mechanismu očekávalo.^[3]

Struktura

• 

  Homotetramerická struktura L-Ru5P

• 

  Monomer L-Ru5P

• 

  Aktivní web L-Ru5p

Struktura je homotetramerní a zobrazuje symetrii C4.^[4] Každý proteinová podjednotka má jednu doménu skládající se z centrální β list lemované na obou stranách vrstvami α-šroubovice. Centrální β-list je vytvořen z devíti β-řetězců (bl-b9) a je převážně antiparalelní s výjimkou mezi vlákny b7 a b8. Osm α-šroubovic struktury tvoří dvě vrstvy na obou stranách centrálního β-listu. Aktivní místo je identifikováno polohou katalyzátoru zinek zbytek a je umístěn na rozhraní mezi dvěma sousedními podjednotkami. Asp76, His95, His97 a His171 působí jako zbytky vázající kov. Pozoruhodným rysem struktury je, že se velmi podobá struktuře L-fukulosa-fosfát aldoláza.^[2] To je v souladu s představou, že oba enzymy patří do nadrodiny epimerázy /aldolasy které katalyzují štěpné reakce vazby uhlík-uhlík stabilizované kovem izolovat středně pokročilí.

Biologická funkce

Ribulóza-5-fosfát-4-epimeráza se nachází na dobře studovaných Operon L-arabinózy. Tento operon se skládá z osmi genů araA-araH s genem pro Ribulóza 5-fosfát 4-epimerázu nazývaným araD. Systém arabinózy umožňuje příjem pentóza L-arabinóza a poté přeměna intracelulární arabinóza ve třech krocích katalyzovaných produkty genů araB, araA, araD na D-xyulóza-5-fosfát.^[5]

Vývoj

L-Ribulóza-5-fosfát 4-epimeráza a Lalfulasa -fukulosa-1-fosfát (L-Fuc1P) jsou evolučně příbuzné enzymy, které vykazují 26% sekvenční identitu a velmi vysoký stupeň strukturní podobnosti.^[2] Oba zaměstnávají divalenta kation při stabilizaci izolovat během katalýzy, a oba jsou schopni deprotonovat C-4 hydroxylovou skupinu fosfoketózového substrátu. Navzdory těmto mnoha podobnostem existují jemné rozdíly, které umožňují enzymům katalyzovat dvě zdánlivě odlišné reakce a přizpůsobit se substráty se velmi liší v poloze fosfátu (C-5 vs C-1).^[6]

Reference

Další čtení