Pyridoxin 5-fosfát syntáza - Pyridoxine 5-phosphate synthase - Wikipedia

Pyridoxin 5'-fosfát syntáza
Identifikátory
EC číslo2.6.99.2
Databáze
IntEnzIntEnz pohled
BRENDAVstup BRENDA
EXPASYPohled NiceZyme
KEGGVstup KEGG
MetaCycmetabolická cesta
PRIAMprofil
PDB strukturRCSB PDB PDBe PDBsum

v enzymologie, a pyridoxin 5'-fosfát syntáza (ES 2.6.99.2 ) je enzym že katalyzuje the chemická reakce

1-deoxy-D-xylulóza 5-fosfát + 3-hydroxy-1-aminoaceton fosfát pyridoxin-5'-fosfát + fosfát + 2H2Ó

Dva substráty tohoto enzymu jsou 1-deoxy-D-xylulóza 5-fosfát (DXP) a 3-hydroxy-1-aminoaceton fosfát (HAP), zatímco jeho 3 produkty jsou H2Ó, fosfát a pyridoxin-5'-fosfát (vitamin z pyridoxal fosfát ).

Mechanismus

Mechanismus reakce na šíp katalyzovaný katalyzátorem pdxJ.[1] Byly navrženy další mechanismy[2] ale liší se pouze v načasování fosfát odstranění.

V prvním kroku tohoto kondenzační reakce, amin skupina forem HAP a Schiffova základna s ketonová skupina DXP. The hydroxylová skupina na C4 DXP je eliminován, tvořící enol. Enol eliminuje fosfát odvozený od DXP a k výsledné dvojné vazbě se přidá voda, aby se reformoval enol. Tento enol poté zaútočí na HAP ketonová skupina uzavřít prsten a výsledný hydroxylová skupina je vyloučen za vzniku a dvojná vazba. Deprotonace způsobí prsten aromatizovat, dokončení syntézy pyridoxin-5'-fosfátu.

3-hydroxy-1-aminoaceton fosfát je nestabilní, takže mechanismus reakce nelze potvrdit přímo. Nicméně 14C a 18Ó izotopové značení experimenty,[3][4] stejně jako strukturální studie,[1][5] podporovat zde zobrazený mechanismus. A glutamát zbytek, Glu72, je umístěn v ideálním případě k provádění většiny acidobazická katalýza požadované v tomto mechanismu, s histidin Zdá se, že role hrají také zbytky His45 a His193.

Struktura

Pyridoxin-5'-fosfát syntáza nebo pdxJ je a Hlaveň TIM protein, i když vykazuje určité odchylky od tohoto motivu. Nejvýznamnější je centrální tunel pdxJ hydrofilní na rozdíl od hydrofobní centrální tunel pozorovaný u většiny proteinů TIM barelu a pdxJ má tři další alfa helixy ve srovnání s klasickým záhybem TIM.[6] Tyto tři další šroubovice jsou důležité pro zprostředkování kontaktů mezi podjednotkami v sestavě octamer.[7] Existují však také důležité podobnosti ve funkci: jako mnoho jiných Hlaveň TIM proteiny, pdxJ váže své substráty primárně svými fosfát skupiny,[1][5] a fosfátové vazebné místo odpovědné za vazbu na HAP a pyridoxin 5'-fosfát je konzervovaným motivem, který se nachází v mnoha Hlaveň TIM bílkoviny.[8] Skutečnost, že pdxJ váže substráty prostřednictvím jejich fosfátových skupin vysvětluje dříve objevenou specificitu pro substráty nad jejich příslušnými nefosforylovanými alkoholy.[3][9]

pdxJ vykazuje několik různých konformace, v závislosti na vázaných substrátech nebo analogech substrátu. První stav, který se projevuje, když pdxJ obsahuje buď pyridoxin-5'-fosfát, nebo není vázán žádný substrát, je klasifikován jako „otevřená“ konformace. Tato konformace je charakterizována aktivním místem volně přístupným rozpouštědlem. Naproti tomu, když DXP a HAP analogový jsou vázány, smyčka 4 proteinu se přehýbá přes aktivní místo a brání úniku reakční meziprodukty nebo nežádoucí vedlejší reakce.[1][5] Samotná vazba fosfátu není schopna způsobit přechod mezi otevřeným a uzavřeným stavem.[6] Třetí, "částečně otevřený" meziprodukt byl také hlášen po navázání samotného DXP.[10]

pdxJ se sestavuje jako octamer za biologických podmínek.[6][11] Tento oktamer lze považovat za tetramer dimerů a je pravděpodobné, že dimer je aktivní jednotka proteinu. V každém dimeru an arginin zbytek Arg20 je součástí Aktivní stránky v druhém monomeru, kde pomáhá vázat oba fosfát skupiny.[5]

Klasifikace

Tento enzym patří do rodiny transferázy, konkrétně ty, které přenášejí dusíkaté skupiny, přenášející jiné dusíkaté skupiny.

Nomenklatura

The systematické jméno této třídy enzymů je 1-deoxy-D-xylulóza-5-fosfát: 3-amino-2-oxopropylfosfát 3-amino-2-oxopropyltransferáza (hydrolyzující fosfát; cyklizuje). Mezi další běžně používaná jména patří pyridoxin 5-fosfát fosfolyáza, PNP syntáza, a PdxJ.

Biologická role

Tento enzym se účastní vitamin B6 metabolismus. pdxJ hraje roli v DXP závislá cesta pyridoxal fosfátu. DXP-dependentní dráha se nachází převážně v y-proteobakterie a některé a-proteobakterie.[12] Kvůli této distribuci byl pdxJ identifikován jako potenciál drogový cíl pro antibiotika.[12] Zdá se, že tato identifikace má platnost, protože i jiné přístupy identifikovaly pdxJ jako dobrý cíl lék rozvoj.[13] Může však existovat omezení tohoto přístupu, protože pdxJ se u obligátních parazitů nenachází.[12] pdxJ a obecněji vitamin B.6 metabolismus v mikrobiom Bylo také prokázáno, že mění účinky určitých sloučenin na zvíře hostitelé.[14]

Reference

  1. ^ A b C d Garrido-Franco M, Laber B, Huber R, Clausen T (srpen 2002). "Komplexy enzym-ligand pyridoxin 5'-fosfát syntázy: důsledky pro vazbu substrátu a katalýzu". Journal of Molecular Biology. 321 (4): 601–12. doi:10.1016 / S0022-2836 (02) 00695-2. PMID  12206776.
  2. ^ Mukherjee T, Hanes J, Tews I, Ealick SE, Begley TP (listopad 2011). "Pyridoxal fosfát: biosyntéza a katabolismus". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - bílkoviny a proteomika. 1814 (11): 1585–96. doi:10.1016 / j.bbapap.2011.06.018. PMID  21767669.
  3. ^ A b Cane DE, Du S, Robinson J. (1999). „Biosyntéza vitaminu B6: Enzymatická přeměna 1-deoxy-D-xylulóza-5-fosfátu na pyridoxol fosfát“. J. Am. Chem. Soc. 121 (33): 7722–23. doi:10.1021 / ja9914947.
  4. ^ Cane DE, Du S, Spenser ID (2000). „Biosyntéza vitaminu B6: původ atomů kyslíku pyridoxol fosfátu“. J. Am. Chem. Soc. 122 (17): 4213–14. doi:10.1021 / ja000224h.
  5. ^ A b C d Franco MG, Laber B, Huber R, Clausen T (březen 2001). "Strukturální základ pro funkci pyridoxin 5'-fosfát syntázy". Struktura. 9 (3): 245–53. doi:10.1016 / S0969-2126 (01) 00584-6. PMID  11286891.
  6. ^ A b C Garrido-Franco M (duben 2003). „Pyridoxin 5'-fosfát syntáza: de novo syntéza vitaminu B6 a dále“. Biochimica et Biophysica Acta. 1647 (1–2): 92–7. doi:10.1016 / s1570-9639 (03) 00065-7. PMID  12686115.
  7. ^ Fitzpatrick TB, Amrhein N, Kappes B, Macheroux P, Tews I, Raschle T (říjen 2007). „Dvě nezávislé cesty biosyntézy vitaminu B6 de novo: koneckonců ne tak odlišné“. The Biochemical Journal. 407 (1): 1–13. doi:10.1042 / bj20070765. PMC  2267407. PMID  17822383.
  8. ^ Nagano N, Orengo CA, Thornton JM (srpen 2002). "Jeden záhyb s mnoha funkcemi: evoluční vztahy mezi rodinami hlavně TIM na základě jejich sekvencí, struktur a funkcí". Journal of Molecular Biology. 321 (5): 741–65. doi:10.1016 / S0022-2836 (02) 00649-6. PMID  12206759.
  9. ^ Laber B, Maurer W, Scharf S, Stepusin K, Schmidt FS (duben 1999). „Biosyntéza vitaminu B6: tvorba pyridoxin-5'-fosfátu z 4- (fosfohydroxy) -L-threoninu a 1-deoxy-D-xylulóza-5-fosfátu proteiny PdxA a PdxJ.“. FEBS Dopisy. 449 (1): 45–8. doi:10.1016 / S0014-5793 (99) 00393-2. PMID  10225425. S2CID  33542088.
  10. ^ Yeh JI, Du S, Pohl E, Cane DE (2002). „Vícestátová vazba v pyridoxin-5'-fosfát syntáze: krystalová struktura 1,96 Å v komplexu s 1-deoxy-D-xylulóza fosfátem“. Biochemie. 41 (39): 11649–57. doi:10.1021 / bi026292t. PMID  12269807.
  11. ^ Garrido-Franco M, Huber R, Schmidt FS a kol. (2000). „Krystalizace a předběžná rentgenová krystalografická analýza PdxJ, enzymu syntetizujícího pyridoxin 50-fosfát“. Acta Crystallographica. 56 (8): 1045–48. doi:10.1107 / S0907444900007368. PMID  10944349.
  12. ^ A b C Mittenhuber G (leden 2001). „Fylogenetické analýzy a komparativní genomika biosyntetických drah vitaminu B6 (pyridoxin) a pyridoxal fosfát“. Journal of Molecular Microbiology and Biotechnology. 3 (1): 1–20. PMID  11200221.
  13. ^ Ahmad S, Raza S a kol. (2018). „Od fylogeneze k dynamice bílkovin: Výpočetní hierarchické hledání účinné identifikace léku proti vznikajícímu enteropatogenu“ Yersinia enterocolitica"". Journal of Molecular Liquids. 265: 372–89. doi:10.1016 / j.molliq.2018.06.013.
  14. ^ Scott TA, Quintaneiro LM, Norvaisas P, Lui PP, Wilson MP, Leung KY a kol. (Duben 2017). „Metabolismus hostitele a mikroba určuje účinnost léků proti rakovině u C. elegans“. Buňka. 169 (3): 442–456.e18. doi:10.1016 / j.cell.2017.03.040. PMC  5406385. PMID  28431245.