Leghemoglobin reduktáza - Leghemoglobin reductase

leghemoglobin reduktáza
Identifikátory
EC číslo1.6.2.6
Číslo CAS60440-35-9
Databáze
IntEnzIntEnz pohled
BRENDAVstup BRENDA
EXPASYPohled NiceZyme
KEGGVstup KEGG
MetaCycmetabolická cesta
PRIAMprofil
PDB strukturRCSB PDB PDBe PDBsum
Genová ontologieAmiGO / QuickGO

v enzymologie, a leghemoglobin reduktáza (ES 1.6.2.6 ) je enzym že katalyzuje the chemická reakce

NAD (P) H + H+ + 2 feremleghemoglobin NAD (P) + + 2 ferroleghemoglobin

Jinými slovy, a leghemoglobin (nebo fytoglobin obecně) s Fe3+ se redukuje na jeden s železným iontem, Fe2+.

Tento enzym patří do rodiny oxidoreduktázy, konkrétně těch, které působí na NADH nebo NADPH s hemovým proteinem jako akceptorem. The systematické jméno této třídy enzymů je NAD (P) H: ferrileghemoglobin oxidoreductase. Tento enzym se také nazývá železitá leghemoglobin reduktáza.

Role v luštěninových uzlících

Leghemoglobin (Lb) je a heme -obsahující protein, který se reverzibilně váže a transportuje O2 do N2- upevňovací uzliny luštěnin.[1] Aby fungoval jako O2- nosič Lb musí být ve stavu oxidace železa (Lb2+). Okysličená Lb2+ (Lb2+Ó2) snadno autoxiduje na železitý Lb (Lb3+) generování Ó2− v přítomnosti stopových množství přechodné kovy, chelátory a toxické metabolity (např dusitany, superoxid radikální a peroxidy ),[2] nicméně Lb2+ je převládající formou v uzlících.[3][4] Proto existují mechanismy in vivo pro udržení Lb ve funkčním železu postavení.[5]

Dějiny

Burris a Hass[6] jako první navrhli, aby snížené pyridinové nukleotidy mohly fungovat jako reduktanty Lb3+ v luštěninových kořenových uzlinách a v roce 1969 Appleby[7] hlásil, že Lb3+ byla snížena na Lb2+ suspenzí bakteroidů. V roce 1982 Kretovich a spolupracovníci[8] purifikoval enzym z lupina uzlíky, které katalyzovaly redukci Lb3+ do Lb2+ použitím NADH jako redukční činidlo. Tento enzym (pojmenovaný těmito autory jako Legoglobin Reductase -LR) je podobný NADH:cytochrom b5 reduktáza (ES 1.6.2.2 ) z erytrocytů a hovězího svalu. Lupin LR je a flavoprotein s molekulovou hmotností 60 kDa a jeho aktivita je specifická pro NADH. V roce 1984 Klucas a spolupracovníci[9] purifikoval protein s aktivitou železité Lb reduktázy (FLbR) z sója uzlíky. Aktivita sójového FLbR byla 90% v uzlovém cytosolu a 10% v bakteroidech. NADH byl nejlepším redukčním činidlem pro sójový FLbR, ačkoli NADPH také fungoval rychlostí, která byla trojnásobně nižší než NADH. Tato vyšetřování Klucase a spolupracovníků[9] také ukázaly, že oxidace NADH a redukce Lb3+ bylo nezjistitelné, když O2 byl odstraněn z reakčního systému, ale všechny byly obnoveny po opětovném přidání O2, což naznačuje, že aktivita FLbR je O2-závislý.

Hrášek DLDH.tif
Předpokládaná struktura sóji FLbR2.tif
Rýže Phytogb červená od FLbR2.tif

V luštěninách

Sójový FLbR je flavoprotein s flavin adenin dinukleotid (FAD) jako protetická skupina a skládá se ze dvou identických podjednotek, z nichž každá má molekulovou hmotnost 54 kDa. The K.m a K.kočka hodnoty sójového bobu FLbR pro sójový bob Lb3+ snížení je 9,2 μM a 6,2 s−1, respektive (K.kočka/K.m = 674 mil−1 s−1). Aminokyselinová sekvence FLbR ze sóji je velmi příbuzná sekvenci flavin-nukleotid disulfidu oxidoreduktázy, zvláště dihydrolipoamid dehydrogenáza (DLDH) (ES 1.8.1.4 ) z komplex pyruvátdehydrogenázy. Aminokyselinová sekvence sójového FLbR obsahuje 30 zbytků signální peptid pro translokaci do mitochondrií i konzervovaných oblastí pro vazebné místo FAD, vazebné místo NAD (P) H a disulfidové aktivní místo charakteristické pro hrášek DLDH a další enzymy v rodině pyridin nukleotid-disulfid oxidoreduktáz.[10]

Genóm sóji obsahuje alespoň dvě kopie (pojmenované flbr1 a flbr2) z flbr gen.[11] Aminokyselinová sekvence sójového FLbR2 má značnou homologii se sójovým FLbR1 a mitochondriálními listy DLDH hrachu a obsahuje mitochondriální zbytek o 30 tranzitní peptid.[12] Sekvence FLbR byly také detekovány a analyzovány v jiných luštěninách než v sóji. Například nukleotidová sekvence a cowpea FLbR cDNA má 88% a 85% podobnost se sójovými FLbR a DLDH hrachu. The K.m a K.kočka hodnoty cowpea FLbR pro cowpea Lb3+ snížení je 10,4 μM a 3,1 s−1, respektive (K.kočka/K.m = 298 mil−1 s−1).[13]

V jiných rostlinách

Viz také: fytoglobin

Sójový bob FLbR2 redukuje železitý rýže Fytoglobin1.1 (Phytogb1.13+).[14] Zdá se, že fytoglobin rýže FLbR2 ze sóji3+ interakce je slabá. An in silico analýza předpověděla, že sójový FLbR2 a rýže Phytogb1.13+ interagují na vazbě FAD doména sójových bobů FLbR2 a smyčky CD a šroubovice F rýže Phytogb1.13+. Proto by mohly být FLbR zobecněny in vivo mechanismus pro enzymatickou redukci Phytogbs3+.

Reference

  1. ^ Appleby C. A., Původ a funkce hemoglobinu v rostlinách, Sci. Progress, 76 (1992) 365-398.
  2. ^ Becana M., Klucas R. V., Oxidace a redukce leghemoglobinu v kořenových uzlících luštěnin, Plant Physiol., 98 (1992) 1217-1221.
  3. ^ Lee K. K., Klucas R. V., Reduction of ferric leghemoglobin in soybean root nodules, Plant Physiol., 74 (1984) 984-988.
  4. ^ Lee K. K., Shearman L. L., Ericson B. K., Klucas R. V., železitý leghemoglobin v rostlinných luštěninových uzlících., Plant Physiol., 109 (1995) 261-267.
  5. ^ Becana M., Klucas R. V., Enzymatické a neenzymatické mechanismy pro redukci železitého leghemoglobinu v uzlinách kořenů luštěnin, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 87 (1990) 7295-7299.
  6. ^ Burris R. H., Hass E., Červený pigment uzlin luštěninových kořenů., J. Biol. Chem., 155 (1944) 227-229.
  7. ^ Appleby C. A., Vlastnosti leghaemoglobinu in vivoa jeho izolace jako železitý oxyleghaemoglobin, Biochim Biophys. Acta, 188 (1969) 222-229.
  8. ^ Kretovich V. L., Melik-Sarkisyan S. S., Bashirova N. F., Topunov A. F., Enzymatická redukce leghemoglobinu v uzlinách lupiny, J. Appl. Biochem., 4 (1982) 209-217.
  9. ^ A b Saari L. L., Klucas R. V., železitá leghemoglobin reduktáza z uzlin kořene sóji, Arch. Biochem. Biophys., 231 (1984) 102-113.
  10. ^ Ji L., Wood S., Becana M., Klucas R. V., Purification and characterization of soybean root nodule ferric leghemoglobin reductase, Plant Physiol., 96 (1991) 32-37.
  11. ^ Ji L., Becana M., Sarath G., Klucas R. V., Klonování a sekvenční analýza cDNA kódující železitou leghemoglobin reduktázu ze sojových uzlíků, Plant Physiol., 104 (1994) 453-459.
  12. ^ Moran JF, Sun Z., Sarath G., Arredondo-Peter R., James EK, Becana M., Klucas RV, Molekulární klonování, funkční charakterizace a subcelulární lokalizace sójové nodulární dihydrolipoamidreduktázy., Plant Physiol., 128 (2002) ) 300-313.
  13. ^ Luan P., Aréchaga-Ocampo E., Sarath G., Arredondo-Peter R., Klucas R. V., Analýza železité leghemoglobinové reduktázy z cowpea (Vigna unguiculata) root nodules., Plant Sci., 154 (2000) 161-170.
  14. ^ Gopalasubramaniam SK, Kondapalli KC, Millán-Pacheco C., Pastor N., Stemmler TL, Moran JF, Arredondo-Peter R., Soybean dihydrolipoamid dehydrogenase (ferric leghemoglobin reductase 2) interaguje s a redukuje železitý nesymbiotický hemoglobin 1., ScienceJet , 2 (2013) 33.
  • Saari LL, Klucas RV (1984). "Železitý leghemoglobin reduktáza ze sojových kořenových uzlíků". Oblouk. Biochem. Biophys. 231 (1): 102–13. doi:10.1016/0003-9861(84)90367-9. PMID  6539095.

Viz také