Metabolon - Metabolon

v biochemie, a metabolon je dočasný strukturálně-funkční komplex vytvořený mezi sekvenčními enzymy a metabolická cesta, drželi pohromadě oběma nekovalentní interakce a strukturními prvky buňky, jako je integrální membránové proteiny a bílkoviny cytoskelet.

Tvorba metabolonů umožňuje průchod meziproduktu z jednoho enzymu (směrování) přímo do aktivního místa dalšího po sobě jdoucího enzymu metabolické dráhy. The cyklus kyseliny citronové je příklad metabolonu, který usnadňuje směrování substrátu.[1][2] Dalším příkladem je cesta syntézy dhurrinu v čiroku, ve které se enzymy shromažďují jako metabolon v lipidových membránách.[3] Během fungování metabolonů se snižuje množství vody potřebné k hydrataci enzymů a zvyšuje se aktivita enzymů[Citace je zapotřebí ].

Dějiny

Koncept strukturně-metabolických buněčných komplexů byl poprvé koncipován v roce 1970 A. M. Kuzinem z Akademie věd SSSR,[4] a přijato v roce 1972 Paulem A. Srere z University of Texas pro enzymy cyklus kyseliny citronové.[5] Tato hypotéza byla v bývalém SSSR dobře přijata a byla dále vyvinuta pro komplex glykolytický enzymy (dráha Embden-Meyerhof-Parnas) od B.I. Kurganov a A.E. Lyubarev.[6][7][8][9] V polovině 70. let skupina F.M. Clarke u University of Queensland Na koncepci pracovala také Austrálie.[10][11] Název „metabolon“ poprvé navrhl v roce 1985 Paul Srere[12] během přednášky v maďarském Debrecínu.[13]

Případ syntézy mastných kyselin

v Chaetomium thermophilum, existuje komplex metabolonu mezi syntázou mastných kyselin a MDa karboxylázou[14], a bylo pozorováno při použití chemického síťování spojeného s hmotnostní spektrometrie a vizualizováno kryo-elektronová mikroskopie. Metabolon syntézy mastných kyselin v C. thermophilum je vysoce flexibilní a přestože má strukturu s vysokým rozlišením Syntáza mastných kyselin bylo možné, metabolon byl vysoce flexibilní, což bránilo určení struktury s vysokým rozlišením.

Příklady

Metabolické dráhy, ve kterých dochází k tvorbě metabolonů
Metabolická cestaUdálosti podporující formaci metabolonu
Biosyntéza DNAA, B, C, E, F
Biosyntéza RNAA, B, C, E, F
Biosyntéza proteinůA, B, C, D, E
Biosyntéza glykogenuC, E.
Biosyntéza pyrimidinuA, C, D, F
Biosyntéza purinuA, E
Biosyntéza lipidůA, B, C, H
Steroidní biosyntézaA, C, E
Metabolismus aminokyselinA, B, D, H
GlykolýzaA, B, C, D, I
Cyklus kyseliny citronovéB, C, D, E, G
Oxidace mastných kyselinABECEDA
Elektronový dopravní řetězecC, já
Antibiotická biosyntézaA, E
Cyklus močovinyB, D
degradace cAMPA, D, E
A - Channeling, B - Specifické interakce protein-protein, C - Specifické interakce protein - membrána, D - Kinetické účinky, E - Identifikované multienzymové komplexy, F - Genetické důkazy, G - Operativně modelované systémy, H - Identifikované multifunkční proteiny, I - Fyzikálně-chemické důkazy.[15]

Viz také

Reference

  1. ^ Wu, Fei; Minteer, Shelley (2. února 2015). „Krebsův cyklus Metabolon: Strukturální důkazy o směrování substrátu odhalené síťováním a hmotnostní spektrometrií“. Angewandte Chemie International Edition. 54 (6): 1851–1854. doi:10,1002 / anie.201409336. PMID  25537779.
  2. ^ Zhang, Youjun; Beard, Katherine F. M .; Swart, Corné; Bergmann, Susan; Krahnert, Ina; Nikoloski, Zoran; Graf, Alexander; Ratcliffe, R. George; Sweetlove, Lee J .; Fernie, Alisdair R .; Obata, Toshihiro (16. května 2017). "Interakce proteinů a proteinů a směrování metabolitů v rostlinném cyklu trikarboxylové kyseliny". Příroda komunikace. 8: 15212. doi:10.1038 / ncomms15212. PMC  5440813. PMID  28508886.
  3. ^ Laursen, Tomáš; Borch, Jonas; Knudsen, Camilla; Bavishi, Krutika; Torta, Federico; Martens, Helle Juel; Silvestro, Daniele; Hatzakis, Nikos S .; Wenk, Markus R. (18. 11. 2016). „Charakterizace dynamického metabolonu produkujícího obrannou sloučeninu dhurrin v čiroku“ (PDF). Věda. 354 (6314): 890–893. doi:10.1126 / science.aag2347. ISSN  0036-8075. PMID  27856908. S2CID  19187608.
  4. ^ Kuzin A. M. Strukturální - metabolická hypotéza v radiobiologii. Moskva: Nauka Ed., 1970. - 50 s.
  5. ^ Srere P. A. Existuje v mitochondriální matrici organizace enzymů Krebsova cyklu? In: Energy Metabolism and the Regulation of Metabolic Processes in Mitochondria, R. W. Hanson and W.A. Mehlman (Eds.). New York: Academic Press. 1972. str. 79-91.
  6. ^ Lyubarev, A.E .; Kurganov, B. I. (1989). "Supramolekulární organizace enzymů cyklu trikarboxylové kyseliny". Biosystémy. 22 (2): 91–102. doi:10.1016/0303-2647(89)90038-5. PMID  2720141.
  7. ^ Lyubarev A. E., Kurganov B. I. Supramolekulární organizace enzymů cyklu trikarboxylových kyselin. Sborník z All-Union Symposium „Molekulární mechanismy a regulace energetického metabolismu“. Puschino, Rusko, 1986. s. 13. (v ruštině) [1].
  8. ^ Kurganov B. I, Lyubarev A. E. Hypotetická struktura komplexu glykolytických enzymů (glykolytický metabolon), vytvořeného na membráně erytrocytů. Molek. Biologia. 1988. V.22, č. 6, s. 1605–1613. (v Rusku)[2]
  9. ^ Kurganov B.I., Lyubarev A.E. Enzymy a multienzymové komplexy jako kontrolovatelné systémy. In: Sovětské vědecké recenze. Oddíl D. Recenze fyzikálně-chemické biologie. V. 8 (vyd. V.P. Skulachev). Glasgow, Harwood Acad. Publ., 1988, str. 111-147 [3]
  10. ^ Clarke, F. M .; Masters, C. J. (1975). "O asociaci glykolytických enzymů se strukturálními proteiny kosterního svalu". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Obecné předměty. 381 (1): 37–46. doi:10.1016/0304-4165(75)90187-7. PMID  1111588.
  11. ^ Clarke, F. M .; Stephan, P .; Huxham, G .; Hamilton, D .; Morton, D. J. (1984). "Metabolická závislost vázání glykolytických enzymů v srdci potkana a ovce". European Journal of Biochemistry. 138 (3): 643–9. doi:10.1111 / j.1432-1033.1984.tb07963.x. PMID  6692839.
  12. ^ Srere, P. A. (1985). "Metabolon". Trendy v biochemických vědách. 10 (3): 109–110. doi:10.1016 / 0968-0004 (85) 90266-X.
  13. ^ Robinson, JB, Jr. & Srere, PA (1986) Interakce sekvenčních metabolických enzymů mitochondrií: role v metabolické regulaci, str. 159–171 v Dynamics of Biochemical Systems (ed. Damjanovich, S., Keleti, T. & Trón, L.), Akadémiai Kiadó, Budapešť, Maďarsko
  14. ^ Kastritis, Panagiotis L .; O'Reilly, Francis J .; Bock, Thomas; Li, Yuanyue; Rogon, Matt Z .; Buczak, Katarzyna; Romanov, Natalie; Betts, Matthew J .; Bui, Khanh Huy (01.07.2017). „Zachycení proteinových komunit strukturní proteomikou v termofilním eukaryotu“. Molekulární systémy biologie. 13 (7): 936. doi:10.15252 / msb.20167412. ISSN  1744-4292. PMC  5527848. PMID  28743795.
  15. ^ Veliky M.M., Starikovich L. S., Klimishin N.I., Chayka Ya. P. Molekulární mechanismy v integraci metabolismu. Lviv National University Ed., Lviv, Ukrajina. 2007. 229 P. (v ukrajinštině) ISBN  978-966-613-538-7