O-sukcinylbenzoát syntáza - O-succinylbenzoate synthase - Wikipedia

o-sukcinylbenzoát syntáza
MenC s ligand.png
Zde je ilustrována konformace o-sukcinylbenzoát syntázy, když je navázána na Mg kation a její produkt, OSB. Azurově zbarvené R skupiny představují R skupiny, které interagují s Mg kationtem. Červeně a azurově zbarvené R skupiny představují R skupiny, které interagují s OSB. Jedna žlutě zbarvená skupina R představuje Lys 133, u kterého bylo prokázáno, že při dehydratační reakci působí jako katalytická báze i kyselina.
Identifikátory
EC číslo4.2.1.113
Číslo CAS97089-83-3
Databáze
IntEnzIntEnz pohled
BRENDAVstup BRENDA
EXPASYPohled NiceZyme
KEGGVstup KEGG
MetaCycmetabolická cesta
PRIAMprofil
PDB strukturRCSB PDB PDBe PDBsum
Genová ontologieAmiGO / QuickGO

Ó-Sukcinylbenzoát syntáza (OSBS) (EC 4.2.1.113)[1] je enzym kódováno genem menC v E-coli a katalyzuje dehydrataci 2-sukcinyl-6-hydroxy-2,4-cyklohexadien-l-karboxylátu (SHCHC) za vzniku 4- (2'-karboxyfenyl) -4-oxobutyrátu, také nazývaného Ó-sukcinylbenzoát nebo OSB, odtud název enzymu.[1][2][3][4][5] Tato reakce je čtvrtým krokem biosyntetické dráhy menachinonu, který bakterie používají k syntéze menachinonu, známého také jako vitamin K2.[6]

Klasifikace

OSBS patří do podskupiny mukonátového laktonizačního enzymu nadčeledi enolázy. The systematické jméno tohoto enzymu je (1R, 6R) -6-hydroxy-2-sukcinylcyklohexa-2,4-dien-1-karboxylát hydrolyáza (tvořící 2-sukcinylbenzoát).Mezi další běžné názvy patří: Ó-syntáza kyseliny sukcinylbenzoové a OSB syntáza.

Biosyntetická dráha menachinonu

The menachinon biosyntetická cesta se skládá z devíti enzymatických reakcí, které nakonec vedou k syntéze vitamin K.. Tato cesta je v obou případech docela podobná rostliny a bakterie konečný produkt dráhy se však u obou organismů mírně liší. Konečný produkt v rostlinách a některé sinice je fylochinon, který funguje jako transportér elektronů v fotosyntéza. Konečný produkt v bakteriích a archaea je menachinon, který je součástí anaerobní dýchání.[6] Struktury těchto dvou konečných produktů jsou uvedeny níže.

Phyllochinon (vitamin K1) .png
Menachinon (vitamin K2) .png

Phyllochinon se běžně nazývá „vitamin K.1„Menachinon se běžně nazývá„ vitamin K.2„Oba spadají pod běžný název„ vitamin K. “Tato cesta není přítomna u lidí a jiných zvířat, avšak vitamin K je nezbytný pro srážení krve a proto musí být konzumovány. Mezi dobré zdroje vitaminu K patří zelenina (kapusta, špenát, brokolice, Růžičková kapusta, květák atd.) a ryby, játra, maso a vejce (i když obsahují menší množství vitaminu K než zelenina).[7]

Struktura

OSBS je monomerní protein skládající se ze dvou domén: „capping domain“ a „barrel domain“, z nichž obě jsou charakteristické pro enoláza nadčeleď. Aktivní místo enzymu je umístěno na rozhraní dvou domén, přičemž se na hlavní doméně vyskytuje acidobazická chemie.[8] OSBS vyžaduje přítomnost Mg2+ fungovat. Mg2+ stabilizuje meziprodukt během reakce.[1]

Aktivita

Reakce katalyzovaná OSBS je uvedena níže:

Chemická reakce katalyzovaná OSBS.png

Reakce zahrnuje dehydrataci SHCHC za vzniku OSB. OSBS má jeden substrát, SHCHC a dva produkty, vodu a OSB.

Homology v jiných organismech

Vazba OSB na aktivní místo OSBS sestává hlavně z nepřímých interakcí prostřednictvím molekul vody nebo hydrofobních interakcí. Tento nedostatek přísné specificity a katalýzy by mohl zjednodušit vývoj tvaru a objemu aktivního místa, což znamená, že OSBS by mohl sloužit jako výchozí bod pro vývoj nových enzymů s novými funkcemi v nadrodině enolázy. Tyto homology by mohly katalyzovat úplně odlišné reakce, ale protože udržují aktivní místo podobné jako u OSBS, substrát a meziprodukt nové reakce by byly strukturně podobné jako u OSBS.[3][4][5]

Jeden takový homolog již byl identifikován: OSBS z Amycolatopsis. OSBS z Amycolatopsis byl poprvé identifikován jako N-acylaminokyselinová racemáza (NAAAR), protože bylo zjištěno, že katalyzuje racemizaci N-acylaminokyselin. Tato schopnost však byla objevena z komerčních důvodů a vzhledem k tomu, že u racemizace N-acylaminokyselin nedochází Amycolatopsis, jeho skutečná práce v samotných bakteriích nebyla známa. V roce 1999 bylo zjištěno, že proteinová sekvence NAAAR byla docela podobná jiné bílkovině s neznámou funkcí Bacillus subtilis. Bylo zjištěno, že oba proteiny účinně katalyzují stejnou reakci jako OSBS E-coli, a tak to bylo považováno za jejich „správnou“ funkci. „NAAAR“ byl správně přejmenován na OSBS. Hypotéza uvedená v prvním odstavci této části pomáhá vysvětlit, jak z OSBS Amycolatopsis může také katalyzovat racemizaci N-acylaminokyselin, stejně jako rozmanitost katalytických rozdílů mezi enzymy nadčeledi enolázy.[3][4][5]

Reference

  1. ^ A b Klenchin VA, Taylor Ringia EA, Gerlt JA, Rayment I (prosinec 2003). „Vývoj enzymatické aktivity v nadrodině enolázy: strukturální a mutagenní studie mechanismu reakce katalyzované o-sukcinylbenzoát syntázou z Escherichia coli“. Biochemie. 42 (49): 14427–33. doi:10.1021 / bi035545v. PMID  14661953.
  2. ^ Sharma V, Meganathan R, Hudspeth ME (srpen 1993). „Biosyntéza menachinonu (vitaminu K2): klonování, nukleotidová sekvence a exprese genu menC z Escherichia coli“. Journal of Bacteriology. 175 (15): 4917–21. doi:10.1128 / jb.175.15.4917-4921.1993. PMC  204947. PMID  8335646.
  3. ^ A b C Thompson TB, Garrett JB, Taylor EA, Meganathan R, Gerlt JA, Rayment I (září 2000). „Vývoj enzymatické aktivity v nadrodině enolázy: struktura o-sukcinylbenzoát syntázy z Escherichia coli v komplexu s Mg2 + a o-sukcinylbenzoátem“. Biochemie. 39 (35): 10662–76. CiteSeerX  10.1.1.565.5855. doi:10.1021 / bi000855o. PMID  10978150.
  4. ^ A b C Palmer DR, Garrett JB, Sharma V, Meganathan R, Babbitt PC, Gerlt JA (duben 1999). „Neočekávaná divergence funkce a sekvence enzymu:„ Racemáza N-acylaminokyseliny “je o-sukcinylbenzoát syntáza.“ Biochemie. 38 (14): 4252–8. doi:10.1021 / bi990140p. PMID  10194342.
  5. ^ A b C Taylor Ringia EA, Garrett JB, Thoden JB, Holden HM, Rayment I, Gerlt JA (leden 2004). „Vývoj enzymatické aktivity v nadrodině enolázy: funkční studie promiskuitní o-sukcinylbenzoát syntázy z Amycolatopsis“. Biochemie. 43 (1): 224–9. doi:10.1021 / bi035815 +. PMID  14705949.
  6. ^ A b van Oostende C, Widhalm JR, Furt F, Ducluzeau AL, Basset GJ (2011). "Phyllochinon (vitamin K1): funkce, enzymy a geny". Pokroky v botanickém výzkumu.
  7. ^ "Vitamin K". Lékařské centrum University of Maryland. 2011-06-21.
  8. ^ „Zájmy z výzkumu“. Gerlt Lab - Molekulární a buněčná biologie - University of Illinois.