Omega-amidáza - Omega-amidase

Omega-amidáza
Omega-Amidase.png
3D kreslené zobrazení krystalové struktury myší nitrilázy 2.
Identifikátory
EC číslo3.5.1.3
Číslo CAS9025-19-8
Databáze
IntEnzIntEnz pohled
BRENDAVstup BRENDA
EXPASYPohled NiceZyme
KEGGVstup KEGG
MetaCycmetabolická cesta
PRIAMprofil
PDB strukturRCSB PDB PDBe PDBsum
Genová ontologieAmiGO / QuickGO

v enzymologie, an omega-amidáza (ES 3.5.1.3 ) je enzym že katalyzuje the chemická reakce

monoamid a dikarboxylová kyselina + H2Ó dikarboxylát + NH3

Tedy dva substráty tohoto enzymu jsou monoamid dikarboxylové kyseliny a H2Ó, zatímco jeho dva produkty jsou dikarboxylát a NH3.

Tento enzym patří do rodiny hydrolázy, ty, které působí na vazby uhlík-dusík jiné než peptidové vazby, konkrétně v lineárních amidech. The systematické jméno této třídy enzymů je omega-amidodikarboxylát amidohydroláza. Tento enzym se také nazývá alfa-keto-kyselina-omega-amidáza. Tento enzym se účastní metabolismus glutamátu a metabolismus alaninu a aspartátu. Tento enzym lze nalézt v savcích, rostlinách a bakteriích.[1]

Struktura a aktivní stránka

Omega-amidáza má dva nezávislé monomery, které mají strukturní organizace podobné ostatním nitriláza enzymy nacházející se v bakteriích.[2] Každý monomer má čtyřvrstvou konformaci alfa / beta / beta / alfa.[2] Enzym je asymetrický a obsahuje záhyb hydrolázy uhlík-dusík.[2]

Teoretické aktivní místo založené na blízkosti zbytků katalytické triády.[3]

Stejně jako omega-amidáza sdílí obecnou strukturu organizace jako jiné nitrilasy, omega-amidáza také obsahuje stejné katalytická triáda v rámci aktivního webu. Tato triáda zbytků zahrnuje nukleofilní látku cystein, a glutamát základna a lysin, které jsou všechny zachovány v rámci struktury.[2] Kromě katalytické triády obsahuje omega-amidáza také druhý glutamát, který pomáhá při umístění substrátu.[3] Tento druhý glutamát je důvodem, proč omega-amidáza nemá žádnou aktivitu s glutaminem nebo asparaginem, i když mají stejnou velikost jako typické substráty.[4]

Mechanismus

Omega amidáza katalyzuje deamidace několika různých alfa-ketokyselin na amoniak a metabolicky použitelné karboxylové kyseliny[5] Obecný mechanismus je stejný jako u jiných nitriláz: vazba substrátu na aktivní místo, následovaná uvolněním amoniaku, tvorba thioester meziprodukt na cysteinu, vazba vody a následné uvolnění produktu karboxylové kyseliny.[3] Konkrétně cystein aktivního místa působí jako nukleofil a váže se na substrát.[6] Katalytická triáda glutamát přenáší proton na amidovou skupinu, aby vytvořil a uvolnil amoniak.[7] Zbývající thioesterový meziprodukt je stabilizován lysinem a páteřní aminoskupinou následující po cysteinu.[6] Tento meziprodukt je napaden vodou, aby vytvořil stabilní čtyřboký meziprodukt.[7] Tento meziprodukt se rozpadá, aby uvolnil karboxylovou kyselinu a obnovil enzym.[7]

Biologie

Omega-amidáza pracuje v koordinaci s glutamin transamináza dokončit methionin záchranný cyklus v bakteriích a rostlinách.[1] V posledním kroku k získání methioninu z a-ketomethylthiobutyrátu (KMTB), glutamin-transamináza K (GTK) převádí glutamin na a-ketoglutaramát (KGM).[1] KGM je hlavním substrátem pro omega amidázu, ale KGM existuje hlavně v kruhové formě za fyziologických podmínek.[4] Omega-amidáza má vyšší afinitu k otevřené lineární formě KGM, která se snadněji tvoří při pH 8,5.[8] GTK katalyzuje reverzibilní reakci, ale její spojení s omega-amidázou činí transaminační reakci za fyziologických podmínek nevratnou.[8]

Vzhledem ke schopnosti omega-amidázy převádět toxické substráty, jako je KGM, na složky, které lze použít jinými procesy, lze tento enzym považovat za opravný enzym.[9] Některé takové substráty jsou spojeny s chorobami nebo stavy, jako je hyperamonémie.[10] Seznam některých substrátů, které omega-amidáza katalyzuje, je uveden v tabulce 1.

Tabulka 1. Páry substrát / produkt katalyzované omega-amidázou
PodkladProdukt
α-ketoglutaramátα-ketoglutamát
α-ketosukcinamátOxaloacetát
L-2-hydroxysukcinamátL-malát
Kyselina jantarováKyselina sukcinylmonohydroxamová[11]
Kyselina glutaramováKyselina glutarylmonohyoxamová[11]

Lékařský význam

Bylo zjištěno, že gen NIT2 u lidí je identický s omega-amidázou.[9] Gen má nejvyšší expresi v játrech a ledvinách, ale je také exprimován v téměř každé lidské tkáni.[5] Nadměrná exprese genu NIT2 vede ke snížení buněčné proliferace a růstu v HeLa buňky, což naznačuje, že gen může hrát roli v supresi nádoru.[9] K určení účinku na konkrétní rakoviny jsou však nutné další studie, protože studie provedená s buňkami rakoviny tlustého střeva ukázala, že downregulace záchytu buněčného cyklu vyvolaná NIT2.[12] Kromě potlačení nádoru může být NIT2 / omega-amidáza užitečná pro detekci a přeměnu onkometabolitů.[13] Protože omega-amidáza je schopna řídit koncentraci toxických substrátů, jako je KGM, je pravděpodobné, že NIT2 může sloužit stejnému účelu.[13]

Reference

  1. ^ A b C Ellens KW, Richardson LG, Frelin O, Collins J, Ribeiro CL, Hsieh YF, Mullen RT, Hanson AD (květen 2015). „Důkazy, že glutamin-transamináza a omega-amidáza potenciálně působí v tandemu a uzavírají methioninový záchranný cyklus v bakteriích a rostlinách.“ Fytochemie. 113: 160–9. doi:10.1016 / j.phytochem.2014.04.012. PMID  24837359.
  2. ^ A b C d Barglow KT, Saikatendu KS, Bracey MH, Huey R, Morris GM, Olson AJ, Stevens RC, Cravatt BF (prosinec 2008). „Funkční proteomické a strukturální poznatky o molekulárním rozpoznávání v enzymech rodiny nitrilázy“. Biochemie. 47 (51): 13514–23. doi:10.1021 / bi801786y. PMC  2665915. PMID  19053248.
  3. ^ A b C Weber BW, Kimani SW, Varsani A, Cowan DA, Hunter R, Venter GA, Gumbart JC, Sewell BT (říjen 2013). „Mechanismus amidáz: mutace glutamátu sousedícího s katalytickou triádou inaktivuje enzym v důsledku nesprávného umístění substrátu“. The Journal of Biological Chemistry. 288 (40): 28514–23. doi:10.1074 / jbc.m113.503284. PMC  3789952. PMID  23946488.
  4. ^ A b Chien CH, Gao QZ, Cooper AJ, Lyu JH, Sheu SY (červenec 2012). „Strukturální pohledy na katalytické aktivní místo a aktivitu lidské nit2 / ω-amidázy: kinetický test a simulace molekulární dynamiky“. The Journal of Biological Chemistry. 287 (31): 25715–26. doi:10.1074 / jbc.m111.259119. PMC  3406660. PMID  22674578.
  5. ^ A b Krasnikov BF, Nostramo R, Pinto JT, Cooper AJ (srpen 2009). „Test a čištění omega-amidázy / Nit2, všudypřítomně vyjádřeného domnělého supresoru nádoru, který katalyzuje deamidaci analogů alfa-keto kyseliny glutaminu a asparaginu“. Analytická biochemie. 391 (2): 144–50. doi:10.1016 / j.ab.2009.05.025. PMC  2752201. PMID  19464248.
  6. ^ A b Stevenson DE, Feng R, Storer AC (prosinec 1990). "Detekce kovalentních komplexů enzym-substrát nitrilázy hmotnostní spektroskopií iontovým postřikem". FEBS Dopisy. 277 (1–2): 112–4. doi:10.1016 / 0014-5793 (90) 80821-r. PMID  2269339.
  7. ^ A b C Thuku RN, Brady D, Benedik MJ, Sewell BT (březen 2009). „Mikrobiální nitrilázy: univerzální, spirální formování, průmyslové enzymy“. Journal of Applied Microbiology. 106 (3): 703–27. doi:10.1111 / j.1365-2672.2008.03941.x. PMID  19040702.
  8. ^ A b Zhang Q, Marsolais F (březen 2014). „Identifikace a charakterizace omega-amidázy jako enzymu metabolicky spojeného s transaminací asparaginem v Arabidopsis“. Fytochemie. 99: 36–43. doi:10.1016 / j.phytochem.2013.12.020. PMID  24461228.
  9. ^ A b C Huebner K, Saldivar JC, Sun J, Shibata H, Druck T (2011). „Hits, Fhits and Nits: beyond enzymatic function“. Pokroky v regulaci enzymů. 51 (1): 208–17. doi:10.1016 / j.advenzreg.2010.09.003. PMC  3041834. PMID  21035495.
  10. ^ Krasnikov BF, Deryabina YI, Isakova EP, Biriukova IK, Shevelev AB, Antipov AN (květen 2017). "Nový rekombinantní producent lidské ω-amidázy na základě Escherichia coli". Aplikovaná biochemie a mikrobiologie. 53 (3): 290–295. doi:10.1134 / s0003683817030115.
  11. ^ A b Meister A, Levintow L, Greenfield RE, Abendschein PA (červenec 1955). „Hydrolýza a přenosové reakce katalyzované omega-amidázovými přípravky“. The Journal of Biological Chemistry. 215 (1): 441–60. PMID  14392177.
  12. ^ Zheng B, Chai R, Yu X (květen 2015). „Downregulace NIT2 inhibuje proliferaci buněk rakoviny tlustého střeva a indukuje zastavení buněčného cyklu prostřednictvím cest kaspázy-3 a PARP“. International Journal of Molecular Medicine. 35 (5): 1317–22. doi:10,3892 / ijmm.2015.2125. PMID  25738796.
  13. ^ A b Hariharan VA, Denton TT, Paraszcszak S, McEvoy K, Jeitner TM, Krasnikov BF, Cooper AJ (březen 2017). „Enzymologie 2-hydroxyglutarátu, 2-hydroxyglutaramátu a 2-hydroxysukcinamátu a jejich vztah k onkometabolitům“. Biologie. 6 (2): 24. doi:10,3390 / biologie6020024. PMC  5485471. PMID  28358347.

Další čtení

  • Meister A, Radhakrishnan AN, Buckley SD (prosinec 1957). "Enzymatická syntéza kyseliny L-pipekolové a L-prolinu". The Journal of Biological Chemistry. 229 (2): 789–800. PMID  13502341.