Oxalyl-CoA dekarboxyláza - Oxalyl-CoA decarboxylase

oxalyl-CoA dekarboxyláza
Oxalyl-CoA Substrate.jpg
Identifikátory
EC číslo4.1.1.8
Číslo CAS9024-96-8
Databáze
IntEnzIntEnz pohled
BRENDAVstup BRENDA
EXPASYPohled NiceZyme
KEGGVstup KEGG
MetaCycmetabolická cesta
PRIAMprofil
PDB strukturRCSB PDB PDBe PDBsum
Genová ontologieAmiGO / QuickGO

v enzymologie, an oxalyl-CoA dekarboxyláza (OXC) (ES 4.1.1.8 ) je enzym primárně produkovaný gastrointestinální bakterie Oxalobacter formigenes že katalyzuje the chemická reakce

oxalyl-CoA formyl-CoA + CO2

OXC patří do rodiny lyázy, konkrétně karboxy-lyázy (dekarboxylázy), které štěpí vazby uhlík-uhlík. The systematické jméno této třídy enzymů je oxalyl-CoA karboxy-lyáza (tvořící formyl-CoA). Mezi další běžně používaná jména patří oxalyl koenzym A dekarboxyláza, a oxalyl-CoA karboxy-lyáza. Tento enzym se účastní metabolismus glyoxylátu a dikarboxylátu. Zaměstnává jednoho kofaktor, thiamin difosfát (TPP), a hraje klíčovou roli v katabolismu šťavelan, vysoce toxická sloučenina, která je produktem oxidace sacharidů v mnoha bakteriích a rostlinách.[1] Oxalyl-CoA dekarboxyláza je nesmírně důležitá pro eliminaci požitých oxalátů nalezených v lidských potravinách, jako jsou káva, čaj, a čokoláda,[2] a požití takových potravin v nepřítomnosti Oxalobacter formigenes ve střevě může mít za následek onemocnění ledvin nebo dokonce smrt v důsledku otravy oxalátem.[3]

Vývoj

Předpokládá se, že oxalyl-CoA dekarboxyláza je evolučně příbuzná acetolaktát syntáza, enzym závislý na TPP odpovědný za biosyntézu aminokyseliny s rozvětveným řetězcem v určitých organismech.[4] Sekvenční zarovnání mezi těmito dvěma enzymy toto tvrzení podporuje, stejně jako přítomnost zbytků FAD -vázací kapsy, které nehrají žádnou roli v katalytické aktivitě ani jednoho z enzymů.[5] Vazba FAD na tomto místě v acetolaktát syntáze a vazba FAD ADP se předpokládá, že na příbuzném místě v OXC hrají roli při stabilizaci terciární struktury bílkovin.[6] U oxalyl-CoA dekarboxylázy nebyla pozorována žádná vazba FAD,[7] ale přebytek koenzym A v krystalové struktuře vedlo k hypotéze, že vazebné místo bylo během evoluce OXC kooptováno k vazbě na CoA část svého substrátu.[8]> Přes jejich podobnost je pro tvorbu ATP v nezbytná pouze oxalyl-CoA dekarboxyláza Oxalobacter formigenesBylo prokázáno, že exogenní ADP zvyšuje aktivitu dekarboxylázy OXC, ale ne acetolaktát syntázy.[9][10]

Reakční mechanismus

Zjednodušený reakční mechanismus oxalyl-CoA dekarboxylázy. Neznačená báze je považována za 4'-iminoskupinu TPP.

Klíčovým rysem kofaktoru TPP je relativně kyselý proton vázaný na atom uhlíku mezi dusíkem a sírou v thiazol prsten, který má pKa blízko 10.[11] Toto uhlíkové centrum ionizuje za vzniku a karbanion, který přidává k karbonyl skupina oxalyl-CoA. Po tomto doplnění následuje dekarboxylace oxalyl-CoA a potom oxidace a odstranění formyl-CoA k regeneraci karbaniontové formy TPP. I když je reakční mechanismus sdílený s jinými enzymy závislými na TPP, zbytky nalezené v aktivním místě OXC jsou jedinečné, což vyvolalo otázky o tom, zda musí být TDP deprotonován bazickou aminokyselinou na druhém místě mimo karbaniontvorný aktivovat kofaktor.[12]

Struktura

Dvě zbarvení dimerní podstruktury enzymu. Levá strana rozlišuje sekundární struktury enzymu a pravá strana rozlišuje dva monomery. Odvozený od 2JI6

Oxalyl-CoA dekarboxyláza je tetramerní a každý monomer sestává ze tří domén typu α / β.[13] Thiamindifosfát-vazebné místo spočívá na rozhraní podjednotky mezi podjednotkami mezi dvěma doménami, které je běžně vidět v jeho třídě enzymů. Oxalyl-CoA dekarboxyláza je strukturně homologní s acetolaktát syntázou, která se nachází v rostlinách a jiných mikroorganismech, ale OXC váže ADP v oblasti, která je podobná FAD vazebnému místu v acetolaktát syntáze.[14][15]

Viz také

Reference

  1. ^ Baetz AL, Allison MJ (červenec 1990). "Čištění a charakterizace formyl-koenzym transferázy z Oxalobacter formigenes". Journal of Bacteriology. 172 (7): 3537–40. doi:10.1128 / jb.172.7.3537-3540.1990. PMC  213325. PMID  2361939.
  2. ^ Gasińska A, Gajewska D (2007). „Čaj a káva jako hlavní zdroj oxalátu ve stravě pacientů s oxalátovými kameny v ledvinách“. Roczniki Panstwowego Zakladu Higieny. 58 (1): 61–7. PMID  17711092.
  3. ^ Turroni S, Bendazzoli C, Dipalo SC, Candela M, Vitali B, Gotti R, Brigidi P (srpen 2010). „Aktivita degradující oxalát u Bifidobacterium animalis subsp. Lactis: dopad kyselých podmínek na transkripční hladiny dekarboxylázy oxalyl koenzymu A (CoA) a genů formyl-CoA transferázy“. Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. 76 (16): 5609–20. doi:10.1128 / AEM.00844-10. PMC  2918965. PMID  20601517.
  4. ^ Dailey FE, Cronan JE (únor 1986). „Acetohydroxykyselina syntáza I, požadovaný enzym pro biosyntézu isoleucinu a valinu v Escherichia coli K-12 během růstu na acetátu jako jediném zdroji uhlíku“. Journal of Bacteriology. 165 (2): 453–60. doi:10.1128 / jb.165.2.453-460.1986. PMC  214440. PMID  3511034.
  5. ^ Chipman D, Barak Z, Schloss JV (červen 1998). „Biosyntéza 2-aceto-2-hydroxykyselin: acetolaktátsyntázy a acetohydroxykyselinové syntázy“. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - proteinová struktura a molekulární enzymologie. 1385 (2): 401–19. doi:10.1016 / S0167-4838 (98) 00083-1. PMID  9655946.
  6. ^ Singh BK, Schmitt GK (listopad 1989). „Flavinadenindinukleotid způsobuje oligomerizaci acetohydroxykyselinové syntázy z černých mexických kukuřičných buněk“. FEBS Dopisy. 258 (1): 113–5. doi:10.1016 / 0014-5793 (89) 81628-X. S2CID  84573564.
  7. ^ Svedruzić D, Jónsson S, Toyota CG, Reinhardt LA, Ricagno S, Lindqvist Y, Richards NG (leden 2005). "Enzymy metabolismu oxalátů: neočekávané struktury a mechanismy". Archivy biochemie a biofyziky. 433 (1): 176–92. doi:10.1016 / j.abb.2004.08.032. PMID  15581576.
  8. ^ Berthold CL, Toyota CG, Moussatche P, Wood MD, Leeper F, Richards NG, Lindqvist Y (červenec 2007). „Krystalografické snímky oxalyl-CoA dekarboxylázy poskytují informace o katalýze neoxidativními dekarboxylázami závislými na ThDP“. Struktura. 15 (7): 853–61. doi:10.1016 / j.str.2007.06.001. PMID  17637344.
  9. ^ Maestri O, Joset F (srpen 2000). "Regulace pomocí externího pH a stacionární růstové fáze acetolaktátsyntázy ze Synechocystis PCC6803". Molekulární mikrobiologie. 37 (4): 828–38. doi:10.1046 / j.1365-2958.2000.02048.x. PMID  10972805. S2CID  22509807.
  10. ^ Whitlow KJ, Polglase WJ (leden 1975). „Regulace syntázy acetohydroxykyseliny u streptomycinu závislé Escherichia coli“. Journal of Bacteriology. 121 (1): 9–12. doi:10.1128 / JB.121.1.9-12.1975. PMC  285606. PMID  46865.
  11. ^ Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. Biochemie (6. vydání). NY: W.H. Freeman a společnost. p. 479.
  12. ^ Berthold CL, Moussatche P, Richards NG, Lindqvist Y (prosinec 2005). „Strukturální základ pro aktivaci enzymu oxalyl-CoA dekarboxylázy závislého na thiamin difosfátu adenosindifosfátem“. The Journal of Biological Chemistry. 280 (50): 41645–54. doi:10,1074 / jbc.M509921200. PMID  16216870.
  13. ^ Werther T, Zimmer A, Wille G, Golbik R, Weiss MS, König S (červen 2010). "Nové poznatky o strukturně-funkčních vztazích oxalyl CoA dekarboxylázy z Escherichia coli". FEBS Journal. 277 (12): 2628–40. doi:10.1111 / j.1742-464X.2010.07673.x. PMID  20553497.
  14. ^ Dugglebay RJ, Pang SS (2000). "Acetohydroxykyselinová syntáza". Journal of Biochemistry and Molecular Biology. 33 (1).
  15. ^ Azcarate-Peril MA, Bruno-Bárcena JM, Hassan HM, Klaenhammer TR (březen 2006). "Transkripční a funkční analýza genů oxalyl-koenzymu A (CoA) dekarboxylázy a formyl-CoA transferázy z Lactobacillus acidophilus". Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. 72 (3): 1891–9. doi:10.1128 / AEM.72.3.1891-1899.2006. PMC  1393175. PMID  16517636.