Nukleosid-fosfátkináza - Nucleoside-phosphate kinase

nukleosid fosfát kináza
Identifikátory
EC číslo2.7.4.4
Číslo CAS9026-50-0
Databáze
IntEnzIntEnz pohled
BRENDAVstup BRENDA
EXPASYPohled NiceZyme
KEGGVstup KEGG
MetaCycmetabolická cesta
PRIAMprofil
PDB strukturRCSB PDB PDBe PDBsum
Genová ontologieAmiGO / QuickGO

v enzymologie, a nukleosid-fosfát kináza (ES 2.7.4.4 ) je enzym že katalyzuje the chemická reakce[1]

ATP + nukleosid fosfát ADP + nukleosid difosfát

Tedy dva substráty tohoto enzymu jsou ATP a nukleosidmonofosfát, zatímco jeho dva produkty jsou ADP a nukleosid difosfát.[2][3]

Tento enzym patří do rodiny transferázy, konkrétně ty, které přenášejí skupiny obsahující fosfor (fosfotransferázy ) s fosfátovou skupinou jako akceptorem.[4] The systematické jméno této třídy enzymů je ATP: nukleosid-fosfát fosfotransferáza. Tento enzym se také nazývá NMP-kinázanebo nukleosid-monofosfát kináza.

Struktura

Počet krystalové struktury byly pro tuto třídu enzymů vyřešeny a odhalily, že sdílejí společnou ATP vazebná doména. Tato část enzymu se běžně označuje jako P-smyčka,[5] s odkazem na jeho interakci s fosforylovými skupinami na ATP. Tato vazebná doména také sestává z β list lemovaný α šroubovice.

[P-smyčka] má typicky aminokyselinovou sekvenci Gly-X-X-X-X-Gly-Lys.[6] Podobné sekvence se nacházejí v mnoha dalších proteinech vázajících nukleotidy.

Adenylát kináza, příklad nukleosid-fosfát kinázy, je zde uveden jak v otevřené, nevázané konformaci[7] (vlevo) as doménou víka uzavřenou kolem Ap5A (vpravo). The P-smyčka se zde zobrazuje zeleně, zatímco Ap5A je oranžová.

Mechanismus

Interakce kovových iontů

Aby byla umožněna interakce s touto třídou enzymů, ATP se musí nejdříve vázat na kovový iont, jako je hořčík nebo mangan.[8] Kovový iont tvoří a komplex s fosforylovou skupinou, stejně jako s několika molekulami vody.[9] Tyto molekuly vody se pak tvoří Vodíkové vazby konzervované aspartát zbytek na enzymu.[10]

Interakce kovových iontů usnadňuje vazbu přidržením ATP molekula v poloze umožňující specifické navázání na Aktivní stránky a poskytnutím dalších bodů pro vazbu mezi substrátem a enzymem. Tím se zvyšuje vazebná energie.

Konformační změny

Vazba ATP způsobuje P-smyčka pohybovat, čímž se doména víka sníží a zajistí ATP na místě.[11][12] Nukleosidmonofosfát vazba indukuje další změny, díky nimž je enzym katalyticky schopný usnadnit přenos fosforylové skupiny z ATP na nukleosidmonofosfát.[13]

Jejich nezbytnost konformační změny zabraňuje plýtvání hydrolýza z ATP.

Tento enzymový mechanismus je příkladem katalýza aproximací: nukleosid-fosfát kináza váže substráty dát je dohromady ve správné poloze pro přenos fosforylové skupiny.

Biologická funkce

Podobné katalytické domény jsou přítomny v různých proteinech, včetně:

Vývoj

Když fylogenetický strom složený z členů rodiny nukleosid-fosfát kináz byl vyroben,[14] ukázalo se, že se tyto enzymy původně lišily od společného předka na dlouhé a krátké odrůdy. Tato první změna byla drastická - trojrozměrná struktura domény víčka se významně změnila.

Po vývoji dlouhých a krátkých odrůd NMP-kináz vedly menší změny v aminokyselinových sekvencích k diferenciaci subcelulární lokalizace.

Reference

  1. ^ Boyer PD, Lardy H, Myrback K, eds. (1962). Enzymy. 6 (2. vyd.). New York: Academic Press. str. 139–149.
  2. ^ Ayengar P, Gibson DM, Sanadi DR (červenec 1956). "Transfosforylace mezi nukleosidovými fosfáty". Biochimica et Biophysica Acta. 21 (1): 86–91. doi:10.1016/0006-3002(56)90096-8. PMID  13363863.
  3. ^ Lieberman I, Kornberg A, Simms ES (červenec 1955). "Enzymatická syntéza nukleosidových difosfátů a trifosfátů". The Journal of Biological Chemistry. 215 (1): 429–40. PMID  14392176.
  4. ^ Heppel LA, Strominger JL, Maxwell ES (duben 1959). „Nukleosidmonofosfátkinázy. II. Transposforylace mezi adenosinmonofosfátem a nukleosidtrifosfáty“. Biochimica et Biophysica Acta. 32: 422–30. doi:10.1016/0006-3002(59)90615-8. PMID  14401179.
  5. ^ Dreusicke D, Schulz GE (listopad 1986). „Smyčka adenylátkinázy bohatá na glyciny tvoří obrovskou aniontovou díru“. FEBS Dopisy. 208 (2): 301–4. doi:10.1016/0014-5793(86)81037-7. PMID  3023140. S2CID  11786335.
  6. ^ Byeon L, Shi Z, Tsai MD (březen 1995). "Mechanismus adenylátkinázy." Esenciální lysin "pomáhá orientovat fosfáty a zbytky aktivního místa na správné konformace." Biochemie. 34 (10): 3172–82. doi:10.1021 / bi00010a006. PMID  7880812.
  7. ^ Müller CW, Schlauderer GJ, Reinstein J, Schulz GE (únor 1996). "Pohyby adenylátkinázy během katalýzy: energetická protiváha vyvažující vazbu substrátu". Struktura. 4 (2): 147–56. doi:10,2210 / pdb4ake / pdb. PMID  8805521.
  8. ^ Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L (2002). Biochemie. New York: W H Freeman. ISBN  0-7167-3051-0. Citováno 2016-01-08.
  9. ^ Krishnamurthy H, Lou H, Kimple A, Vieille C, Cukier RI (leden 2005). „Asociativní mechanismus pro přenos fosforylu: simulace molekulární dynamiky adenylátkinázy Escherichia coli v komplexu s jejími substráty“. Proteiny. 58 (1): 88–100. doi:10.1002 / prot.20301. PMID  15521058. S2CID  20874015.
  10. ^ Pai EF, Sachsenheimer W, Schirmer RH, Schulz GE (červenec 1977). "Pozice substrátu a indukované uložení v krystalické adenylát kináze". Journal of Molecular Biology. 114 (1): 37–45. doi:10.1016/0022-2836(77)90281-9. PMID  198550.
  11. ^ Müller CW, Schulz GE (březen 1992). „Struktura komplexu mezi adenylátkinázou z Escherichia coli a inhibitorem Ap5A byla rafinována při rozlišení 1,9 A. Model pro stav katalytického přechodu“. Journal of Molecular Biology. 224 (1): 159–77. doi:10,2210 / pdb1ake / pdb. PMID  1548697.
  12. ^ Schlauderer GJ, Proba K, Schulz GE (únor 1996). "Struktura mutantní adenylátkinázy ligované s analogem ATP ukazující uzavření domény nad ATP". Journal of Molecular Biology. 256 (2): 223–7. doi:10.1006 / jmbi.1996.0080. PMID  8594191.
  13. ^ Vonrhein C, Schlauderer GJ, Schulz GE (květen 1995). "Film strukturálních změn během katalytického cyklu nukleosidmonofosfátkináz". Struktura. 3 (5): 483–90. doi:10.1016 / s0969-2126 (01) 00181-2. PMID  7663945.
  14. ^ Fukami-Kobayashi K, Nosaka M, Nakazawa A, Go M (květen 1996). „Starověká divergence dlouhých a krátkých izoforem adenylátkinázy: molekulární vývoj rodiny nukleosidmonofosfátkináz“. FEBS Dopisy. 385 (3): 214–20. doi:10.1016/0014-5793(96)00367-5. PMID  8647254. S2CID  24934783.