Molybdopterin syntáza - Molybdopterin synthase

Molybdopterin syntáza
Identifikátory
EC číslo2.8.1.12
Databáze
IntEnzIntEnz pohled
BRENDAVstup BRENDA
EXPASYPohled NiceZyme
KEGGVstup KEGG
MetaCycmetabolická cesta
PRIAMprofil
PDB strukturRCSB PDB PDBe PDBsum

Molybdopterin syntáza (ES 2.8.1.12, MPT syntáza) je enzym potřebné k syntéze molybdopterin (MPT) z předchůdce Z (nyní známý jako cyklický pyranopterin monofosfát ).[1][2] Molydopterin je následně komplexovaný s molybden za vzniku kofaktoru molybdenu (MoCo). MPT syntáza katalýzy následující chemická reakce:

předchůdce Z. + 2 [molybdopterin-syntáza protein nosiče síry] -Gly-NH-CH2-C (O) SH + H2Ó molybdopterin + 2 molybdopterin-syntáza protein nosiče síry

Molybdopterin syntáza je heterodimerní a kódováno pro MOCS2 gen.[3] Genetické nedostatky enzymů, jako je MPT syntáza, které se účastní MoCo biosyntéza, vést k Nedostatek MoCo, vzácné onemocnění, které má za následek závažné neurologické abnormality.[4][5][6][7]

Struktura

Člověk MPT syntáza Krystalická struktura. Malé podjednotky jsou zobrazeny v azurové a zelené barvě a jejich C-konec je zbarven oranžově. Velké podjednotky jsou zobrazeny žlutě a purpurově.

Vysoké rozlišení Krystalická struktura MPT syntázy ukazuje, že enzym má a heterotetrametrický struktura složená ze dvou malých podjednotek (MoaD v prokaryoty ) a dvě velké podjednotky (MoaE u prokaryot) s malými podjednotkami na opačných koncích centrální velké podjednotky dimer.[1][4][5] C-konec každé malé podjednotky je vložen do velké podjednotky pro vytvoření Aktivní stránky.[4] V aktivované formě enzymu je C-konec přítomen jako a thiokarboxylát, který funguje jako síra dárce prekurzoru Z v MoCo biosyntéza.[4] Výsledkem je, že aktivní místo enzymu musí být v těsné blízkosti C-konce malé podjednotky (tj. MoaD u prokaryot). Vysoké rozlišení Krystalická struktura enzymu také odhaluje přítomnost vazebné kapsy pro terminál fosfát molybdopterinu a navrhuje možné vazebné místo pro pterin skupina přítomné jak v prekurzoru Z, tak v molybdopterinu.[8]

Strukturální podobnost mezi ubikvitin a malá podjednotka MPT syntázy naznačuje evoluční vztah MoCo biosyntéza cesta a závislá na ubikvitinu degradace bílkovin cesta.[4][9] Konkrétně malá podjednotka MoaD v prokaryotech je a sekvenční homolog z Urm1, což naznačuje MPT syntáza pravděpodobně sdílí a společný předek s ubikvitinem.[9]

Mechanismus

Prokaryote MPT syntáza Mechanismus reakce

The biosyntéza MoCo je stará a evoluční konzervovaná cesta přítomná v eukaryoty, eubakterie, a archea, které lze rozdělit do tří hlavních kroků.[4] První krok zahrnuje převod a guanosin nukleotid do předchůdce Z.[4][10] V následujícím kroku MPT syntáza katalyzuje začlenění dithiolen skupina na prekurzor Z, který ji převádí na molybdopterin.[4] Přesněji řečeno, tato interkonverze zahrnuje otevření cyklického fosfátového kruhu prekurzoru Z a přidání dvou postranních řetězců sulfhydrylové skupiny.[10] E-coli MPT syntáza se aktivuje vytvořením a thiokarboxylát skupina na druhé glycin jeho C-terminál Gly-Gly motiv, který slouží jako síra dárce pro tvorbu diothiolenové skupiny v MPT.[5][11] To znamená, že mechanismus je zapnutý MPT syntáza závisí na vzájemné přeměně mezi aktivovanou formou MoaD s thiokarboxylát skupina a protein MoaE[8] V posledním kroku MoCo biosyntéza, molybendum je začleněna do MPT podle dvou domén protein gephyrin.[5][6] Po každém katalytickém cyklu MPT syntáza sulfuryláza dobíjí MPT syntázu atomem síry.[9]

Biologická funkce

MPT syntáza je zapojena do biosyntéza MoCo, což je nezbytné pro aktivitu enzymů xanthin dehydrogenáza, aldehyd oxidáza, a sulfit oxidáza u lidí.[5] Enzymy obsahující MoCo typicky katalyzují čistý přenos kyslík atom do az nich substráty za dva elektron redoxní reakce.[4]

Relevance nemoci

Nedostatek MoCo u lidí má za následek kombinovaný nedostatek enzymů obsahujících MoCo: sulfit oxidáza, xanthinoxidáza, a aldehyd oxidáza.[4][5][7] Příznaky nedostatku MoCo jsou spojeny s hromaděním toxických látek metabolity způsobené sníženou aktivitou těchto molybdoenzymů, zejména sulfit oxidázy.[4] Genetické vady v MoCo biosyntéza vést k nedostatku MoCo.[4] Tyto genetické vady ovlivňují tvorbu prekurzoru Z (známý jako nedostatek MoCo skupiny A) nebo přeměnu prekurzoru Z na MoCo MPT syntáza (známý jako nedostatek MoCo skupiny B).[7][12] MOCS1 je defektní pro skupinu A (většina pacientů) a kóduje dva enzymy podílející se na tvorbě prekurzoru Z.[7][12] MOCS2 je vadný pro skupinu B a kóduje malé a velké podjednotky MPT syntáza [7][12]. Skupiny A a B deficitu vykazují shodné fenotyp, charakterizovaný novorozenecké záchvaty, oslabený růst mozku, vykloubené oční čočky, potíže s krmením, mimo jiné neurologické příznaky.[4][5][6][7][12] Tento vzácný, ale závažný nedostatek je autosomální recesivní vlastnost, což obvykle vede k úmrtí v raném dětství, protože v současné době není k dispozici žádná léčba.[4][5][6][7]

Reference

  1. ^ A b Daniels JN, Wuebbens MM, Rajagopalan KV, Schindelin H (leden 2008). „Krystalová struktura komplexu Z-prekurzoru molybdopterin-prekurzoru: vhled do jeho mechanismu přenosu síry a jeho role v deficitu kofaktoru molybdenu“. Biochemie. 47 (2): 615–26. doi:10.1021 / bi701734g. PMID  18092812.
  2. ^ Wuebbens MM, Rajagopalan KV (duben 2003). „Mechanistické a mutační studie molybdopterin syntázy Escherichia coli objasňují poslední krok biosyntézy molybdopterinu“. The Journal of Biological Chemistry. 278 (16): 14523–32. doi:10.1074 / jbc.m300453200. PMID  12571226.
  3. ^ Sloan J, Kinghorn JR, Unkles SE (únor 1999). „Dvě podjednotky lidské molybdopterinové syntázy: důkazy o bicistronické messengerové RNA s překrývajícími se čtecími rámci“. Výzkum nukleových kyselin. 27 (3): 854–8. doi:10.1093 / nar / 27.3.854. PMC  148257. PMID  9889283.
  4. ^ A b C d E F G h i j k l m n Rudolph, Michael J. a Wuebbens, Margot M. a Rajagopalan, K. V. a Schindelin, Hermann (2001). "Krystalová struktura molybdopterin syntázy a její evoluční vztah k aktivaci ubikvitinu". Přírodní strukturní biologie. 8 (1): 42–46. doi:10.1038/83034. PMID  11135669.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  5. ^ A b C d E F G h Silke Leimkühler, Andrea Freuer, Jose ́ Angel Santamaria Araujo, K. V. Rajagopalan a Ralf R. Mendel (2003). „Mechanistické studie reakce lidské molybdopterin syntázy a charakterizace mutantů identifikovaných u pacientů s deficitem kofaktoru molybdenu ve skupině B“. Journal of Biological Chemistry. 278 (28): 26127–26134. doi:10,1074 / jbc.M303092200. PMID  12732628.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  6. ^ A b C d Stallmeyer, B., Schwarz, G., Schulze, J., Nerlich, A., Reiss, J., Kirsch, J., Mendel, R. R. (1999). „Protein gephyrin kotvící receptor neurotransmiteru rekonstituuje biosyntézu kofaktoru molybdenu v bakteriích, rostlinách a savčích buňkách“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 96 (4): 1333–1338. doi:10.1073 / pnas.96.4.1333. PMC  15463. PMID  9990024.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  7. ^ A b C d E F G Reiss J (2000). „Genetika deficitu kofaktoru molybdenu“. Genetika člověka. 106 (2): 157–163. doi:10,1007 / s004390051023. PMID  10746556.
  8. ^ A b Michael J. Rudolph, Margot M. Wuebbens, Oliver Turque, K. V. Rajagopalan, Hermann Schindelin (2003). „Strukturální studie molybdopterin syntázy poskytují pohled do jejího katalytického mechanismu“. Journal of Biological Chemistry. 278 (16): 14514–14522. doi:10,1074 / jbc.M300449200. PMID  12571227.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  9. ^ A b C Wang, Chunyu a Xi, Jun a Begley, Tadhg P. a Nicholson, Linda K. (2001). „Struktura řešení ThiS a důsledky pro evoluční kořeny ubikvitinu“. Přírodní strukturní a molekulární biologie. 8: 47–51.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  10. ^ A b Margot M. Wuebbens, K. V. Rajagopalan (1995). „Vyšetřování prvních kroků biosyntézy molybdopterinu v Escherichia coli pomocí studií označování in vivo“. Journal of Biological Chemistry. 270 (3): 1082–1087. doi:10.1074 / jbc.270.3.1082. PMID  7836363.
  11. ^ Gerrit Gutzke, Berthold Fischer, Ralf R. Mendel, Günter Schwarz (2001). „Thiokarboxylace molybdopterin syntázy poskytuje důkazy o mechanismu tvorby dithiolenu v pterinech vázajících kov“. Journal of Biological Chemistry. 276 (39): 36268–36274. doi:10,1074 / jbc.M105321200. PMID  11459846.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  12. ^ A b C d J. Reiss, C. Dorche, B. Stallmeyer, R. R. Mendel, N. Cohen, M. T. Zabot (1999). „Lidský gen molybdopterin syntázy: genová struktura a mutace v deficitu kofaktoru molybdenu typu B“. Genetika člověka. 64 (3): 706–711. doi:10.1086/302296. PMC  1377787. PMID  10053004.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)