Shikimát dehydrogenáza - Shikimate dehydrogenase - Wikipedia
| Shikimát dehydrogenáza | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 | |||||||||
| Identifikátory | |||||||||
| EC číslo | 1.1.1.25 | ||||||||
| Číslo CAS | 9026-87-3 | ||||||||
| Databáze | |||||||||
| IntEnz | IntEnz pohled | ||||||||
| BRENDA | Vstup BRENDA | ||||||||
| EXPASY | Pohled NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Vstup KEGG | ||||||||
| MetaCyc | metabolická cesta | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| PDB struktur | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Genová ontologie | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
v enzymologie, a shikimát dehydrogenáza (ES 1.1.1.25 ) je enzym že katalyzuje the chemická reakce
- shikimate + NADP+ 3-dehydroshikimate + NADPH + H+
Tedy dva substráty tohoto enzymu jsou shikimate a NADP+, zatímco jeho 3 produkty jsou 3-dehydroshikimate, NADPH, a H+. Tento enzym se účastní fenylalanin, tyrosin a tryptofan biosyntéza.
Funkce
Shikimate dehydrogenáza je enzym, který katalyzuje jeden krok shikimate cesta. Tato cesta se nachází v bakteriích, rostlinách, houbách, řasách a parazitech a je zodpovědná za biosyntéza aromatických aminokyselin (fenylalanin, tyrosin, a tryptofan ) z metabolismu sacharidů. Naproti tomu zvířatům a lidem tato cesta chybí, proto produkty této biosyntetické cesty jsou esenciální aminokyseliny to musí být získáno stravou zvířete.
V této dráze hraje roli sedm enzymů. Shikimát dehydrogenáza (také známá jako 3-dehydrošikimát dehydrogenáza) je čtvrtým krokem sedmikrokového procesu. Tento krok převádí 3-dehydroshikimate na shikimate a také snižuje NADP+ do NADPH.
Nomenklatura
Tento enzym patří do rodiny oxidoreduktázy, konkrétně těch, které působí na CH-OH skupinu dárce s NAD+ nebo NADP+ jako akceptor. The systematické jméno této třídy enzymů je shikimate: NADP+ 3-oxidoreduktáza. Mezi další běžně používaná jména patří:
- dehydroshikimická reduktáza,
- shikimate oxidoreduktáza,
- shikimate: NADP+ oxidoreduktáza,
- 5-dehydroshikimát reduktáza,
- shikimate 5-dehydrogenáza,
- 5-dehydroshikimická reduktáza,
- DHS reduktáza,
- shikimate: NADP+ 5-oxidoreduktáza a
- AroE.
Reakce
Shikimate dehydrogenáza katalyzuje reverzibilní reakci 3-dehydroshikimátu na shikimate závislou na NADPH.[1] Enzym snižuje dvojná vazba uhlík-kyslík a karbonyl funkční skupina do a hydroxyl (OH) skupina, produkující shikimate anion. Reakce je závislá na NADPH, přičemž NADPH je oxidován na NADP+.
Struktura
N koncová doména
| Shikimát dehydrogenáza, N terminální doména | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Shikimate dehydrogenáza AroE v komplexu s NADP+ | |||||||||
| Identifikátory | |||||||||
| Symbol | Shikimate_dh_N | ||||||||
| Pfam | PF08501 | ||||||||
| InterPro | IPR013708 | ||||||||
| SCOP2 | 1vi2 / Rozsah / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
Doména vázající substrát shikimate dehydrogenázy nacházející se na N-konci se váže na Podklad 3-dehydroshikimate.[2] Považuje se za katalytickou doménu. Má strukturu šesti beta řetězců tvořících zkroucený beta list se čtyřmi alfa šroubovicemi.[2]
C koncová doména
| C terminál shikimate dehydrogenázy | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Glutamyl-tRNA reduktáza z methanopyrus kandleri | |||||||||
| Identifikátory | |||||||||
| Symbol | Shikimate_DH | ||||||||
| Pfam | PF01488 | ||||||||
| Pfam klan | CL0063 | ||||||||
| InterPro | IPR006151 | ||||||||
| SCOP2 | 1nyt / Rozsah / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
The C-terminál doména se váže na NADPH. Má speciální strukturu, a Rossmann fold, přičemž šestivláknový zkroucený a paralelní beta list se smyčkami a alfa šroubovicemi obklopujícími jádrový beta list.[2]
Struktura shikimát dehydrogenázy je charakterizována dvěma doménami, dvěma alfa šroubovicemi a dvěma beta vrstvami s velkou štěrbinou oddělující domény monomeru.[3] Enzym je symetrický. Shikimate dehydrogenáza má také vazebné místo pro NADPH, které obsahuje Rossmannův záhyb. Toto vazebné místo normálně obsahuje glycinovou P-smyčku.[1] Domény monomeru vykazují značné množství flexibility, což naznačuje, že se enzym může otevřít v těsné blízkosti a vázat se na substrát 3-dehydroshikimate. Mezi doménami a vazebným místem NADPH dochází k hydrofobním interakcím.[1] Toto hydrofobní jádro a jeho interakce blokují tvar enzymu, i když je enzym dynamická struktura. Existují také důkazy, které podporují zachování struktury enzymu, což znamená, že struktura se ostře otáčí, aby zabrala méně místa.
Paralogy
Escherichia coli (E-coli) exprimuje dvě různé formy shikimát dehydrogenázy, AroE a YdiB. Tyto dvě formy jsou vzájemnými paralogy. Obě formy shikimát dehydrogenázy mají různé primární sekvence v různých organismech, ale katalyzují stejné reakce. Mezi sekvencemi AroE a YdiB je přibližně 25% podobnost, ale jejich dvě struktury mají podobné struktury s podobnými záhyby. YdiB může využívat NAD nebo NADP jako kofaktor a také reaguje s kyselinou chinovou.[3] Oba mají vysokou afinitu ke svým ligandům, jak ukazuje jejich podobný enzym (K.m) hodnoty.[3] Obě formy enzymu jsou nezávisle regulovány.[3]
Aplikace
Šikimátová dráha je terčem herbicidů a jiných netoxických léků, protože šikimátová dráha není u lidí přítomna. Glyfosát, běžně používaný herbicid, je inhibitor 5-enolpyruvylshikimát 3-fosfát syntázy nebo EPSP syntázy, enzymu v cestě shikimátu. Problém je v tom, že tento herbicid se používá asi 20 let a nyní se objevily některé rostliny, které jsou odolné vůči glyfosátu. To má význam pro výzkum shikimát dehydrogenázy, protože je důležité zachovat diverzitu v procesu blokování enzymů v shikimátové dráze a s dalším výzkumem by mohla být shikimát dehydrogenáza dalším enzymem, který bude inhibován v shikimátové dráze. Aby bylo možné navrhnout nové inhibitory, je třeba objasnit struktury všech enzymů v cestě. Přítomnost dvou forem enzymu komplikuje návrh potenciálních léků, protože jedna může kompenzovat inhibici druhé. Také tam databáze TIGR ukazuje, že existuje 14 druhů bakterií se dvěma formami shikimate dehydrogenázy.[3] To je problém pro výrobce léčiv, protože existují dva enzymy, které by potenciální lék musel inhibovat současně.[3]
Reference
- ^ A b C Ye S, Von Delft F, Brooun A, Knuth MW, Swanson RV, McRee DE (červenec 2003). „Krystalová struktura shikimát dehydrogenázy (AroE) odhaluje jedinečný režim vazby NADPH“. J. Bacteriol. 185 (14): 4144–51. doi:10.1128 / JB.185.14.4144-4151.2003. PMC 164887. PMID 12837789.
- ^ A b C Lee HH (2012). „Struktura shikimátdehydrogenázy s vysokým rozlišením z Thermotoga maritima odhaluje těsně uzavřenou konformaci“. Mol buňky. 33 (3): 229–33. doi:10.1007 / s10059-012-2200-x. PMC 3887703. PMID 22095087.
- ^ A b C d E F Michel G, Roszak AW, Sauvé V, Maclean J, Matte A, Coggins JR, Cygler M, Lapthorn AJ (květen 2003). „Struktury shikimate dehydrogenázy AroE a její Paralog YdiB. Společný strukturální rámec pro různé činnosti“. J. Biol. Chem. 278 (21): 19463–72. doi:10,1074 / jbc.M300794200. PMID 12637497.
Další čtení
- Balinsky D, Davies DD (1961). "Aromatická biosyntéza ve vyšších rostlinách. 1. Příprava a vlastnosti dehydroshikimické reduktázy". Biochem. J. 80 (2): 292–6. doi:10.1042 / bj0800292. PMC 1243996. PMID 13686342.
- Mitsuhashi S, Davis BD (1954). "Aromatická biosyntéza. XIII. Konverze kyseliny chinové na kyselinu 5-dehydrochinovou chinickou dehydrogenázou". Biochim. Biophys. Acta. 15 (2): 268–80. doi:10.1016/0006-3002(54)90069-4. PMID 13208693.
- Yaniv H, Gilvarg C (1955). "Aromatická biosyntéza. XIV. 5-dehydroshikimická reduktáza". J. Biol. Chem. 213 (2): 787–95. PMID 14367339.
- Chaudhuri S, Coggins JR (1985). "Čištění shikimát dehydrogenázy z Escherichia coli". Biochem. J. 226 (1): 217–23. doi:10.1042 / bj2260217. PMC 1144695. PMID 3883995.
- Anton IA, Coggins JR (1988). "Sekvenování a nadměrná exprese Escherichia coli gen aroE kódující shikimát dehydrogenázu ". Biochem. J. 249 (2): 319–26. doi:10.1042 / bj2490319. PMC 1148705. PMID 3277621.
