2,4 dienoyl-co reductase
| 2,4-диеноил CoA Reductase 1, Mitochondrial | |||
|---|---|---|---|
 DED1, гомотетрамер, человек | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | Снимок1 | ||
| Альт. символы | Непрерывный | ||
| Ген NCBI | 1666 | ||
| HGNC | 2753 | ||
| Омим | 222745 | ||
| PDB | 1W6U | ||
| Refseq | NM_001359 | ||
| Uniprot | Q16698 | ||
| Другие данные | |||
| ЕС номер | 1.3.1.34 | ||
| Локус | Chr | ||
| |||
2,4 Dienoyl-COA-редуктаза, также известная как DED1, является ферментом , который у людей кодируется RED1 геном , который находится в хромосоме 8 . Этот фермент катализирует следующие реакции [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
DED1 участвует в бета-окислении и метаболизме полиненасыщенных жирных эуил-КоА сложных эфиров. В частности, он катализирует снижение 2,4 тиоэфиров диенойл-КоА различной длины с помощью кофактора NADPH до 3-транс-эеноил-КоА эквивалентной длины. В отличие от разрушения насыщенных жиров, CIS и транс -полиненасыщенных жирных кислот для разложения жирных кислот требуют три дополнительных фермента для создания продукта, совместимого со стандартным путем окисления бета. DED является вторым таким ферментом (остальным является эноил -изомераза COA и Dienoyl CoAsomerase ) и является этапом ограничения скорости в этом вспомогательном потоке. DED способен уменьшить как 2-транс, 4-цис-диеноил-COA, так и 2-транс, 4-транс-диеноил-коа-тиоэфиры [ 4 ] с одинаковой эффективностью. [ 5 ] Это необычно, так как большинство ферментов очень стереоселективные или стереоспецифические . [ 6 ] Нет четкого объяснения снижения отсутствия стереоспецифичности. [ 5 ]
Структура
[ редактировать ]
Эукариотическое снижение существует как в митохондриях (MDECR), так и в пероксисоме (PDECR, кодируемой геном DED2 ). Ферменты из каждой органелл гомологичны и являются частью суперсемейства SDR с короткой цепью. MDECR составляет 124 кДа, состоящий из 335 аминокислот перед посттрансляционной модификацией . [ 2 ] Вторичная структура разделяет многие мотивы SDR, в том числе складывание Rossmann для сильного связывания NADPH. Белок существует как гомотетрамер в физиологической среде, но было показано, что также образует мономеры и димеры в растворе. [ 8 ]
Кристаллизация MDECR [ 7 ] Показывает, что фермент обеспечивает сеть водородных связей от ключевых остатков в активном участке до NADPH и 2,4-диеноил-КоА, которая позиционирует гидрид на 3,4 Å до Cδ, по сравнению с 4,0 Å до Cβ (не показано). Промежуточное промежуточное соединение, обсуждаемое ранее, стабилизируется остатками дополнительных водородных связей с TYR166 и ASN148. Считается, что Lys214 и Ser210 (консервативные остатки во всех ферментах SDR) увеличивают PKA Tyr166 и стабилизируют переходное состояние. [ 7 ] Кроме того, на одном конце активного участка существует гибкая петля, которая обеспечивает достаточное место для длинных углеродных цепей. Это, вероятно, дает фермент гибкость для обработки цепей жирной кислоты различной длины. Считается, что длина субстрата для катализа MDECR ограничена в 20 углеродах, при которых эта очень длинная жирная кислота сначала частично окисляется PDECR в пероксисоме. [ 9 ]
Ферментный механизм
[ редактировать ]Эукариотическая неверная
[ редактировать ]2,4 Dieneoyl-Coa-восстановление тиоэстера NADPH до 3-enoyl COA происходит с помощью двухэтапного последовательного механизма посредством промежуточного энолята. [ 10 ] DED связывает NADPH и тиоэфир жирной кислоты и позиционирует их для специфического переноса гидрида в Cδ на углеводородной цепи. Электроны из двойной связи Cγ-CΔ перемещаются в положение Cβ-Cγ, а электроэнергии из Cα-Cβ образуют энуат. На последнем этапе протон абстрагируется из воды [ 11 ] к Cα и тиоэфиру реформируется, что приводит к одной двойной связи Cβ-Cγ Trans. Поскольку конечный протон поступает из воды, pH оказывает значительное влияние на каталитическую скорость, а фермент демонстрирует максимальную активность при ~ 6,0. Снижение активности при рН <6,0 может быть объяснено депротонированием титратируемых остатков, которые влияют на складывание белка или связывание субстрата. Мутантные белки с модификациями в ключевых кислотных аминокислотах (E154, E227, E276, D300, D117) показывают порядок увеличения величины в K M и/или уменьшается в V MAX . [ 8 ]
Прокариотическая неверная
[ редактировать ]2,4 Dienoyl-CoA-редуктаза из Escherichia coli разделяет очень сходные кинетические свойства со свойствами эукариот, но значительно отличается как в структуре, так и в механизме. В дополнение к NADPH, E. coli DED требует набора молекул кластера FAD , FMN и железа -сальфура для завершения переноса электрона. [ 12 ] Дальнейшее различие-E. coli DED производит окончательный 2-транс-эенойл-CoA без необходимости в эноил-изомеразе. [ 11 ] Активный сайт содержит точно расположенный TYR166, который жертвует протон на Cγ после гидридной атаки на Cδ, завершая снижение на одном согласованном этапе. [ 13 ] Удивительно, но мутация TYR166 не устраняет активность ферментов, а вместо этого меняет продукт на 3-транс-эзоил-КоА. Текущее объяснение состоит в том, что Glu164, кислотный остаток в активном участке, действует как донор протона в Cα, когда Tyr166 отсутствует. [ 14 ]
Функция
[ редактировать ]DED-это один из трех вспомогательных ферментов, участвующих в стадии, ограничивающей скорость ненасыщенного окисления жирной кислоты в митохондриях. В частности, этот фермент способствует нарушению двойных связей в во всех равномерных положениях, а также несколько двойных связей в нечетном, номеру, положении. [ 8 ] Структура тройного комплекса PDCR (пероксисомальный 2,4-диенойл-редуктазы) с NADP и его субстратом дает существенное и уникальное понимание механизма катализа . [ 15 ] семейству SDR, катализ с PDCR не включает в себя тирозин -сериновую В отличие от других членов, принадлежащих к пару. [ 8 ] Вместо этого каталитически критический аспартат вместе с инвариантным лизином поляризует молекулу воды, чтобы пожертвовать протон для образования продукта. [ 9 ] Хотя PDCR может использовать 2,4-гексадиеноил COA в качестве субстрата, сродство к короткоцепочечным жирным кислотам ниже. Анализ движения шарниров DCR из митохондриона и пероксисомов проливает свет на причину уникальной способности пероксисомы сокращать очень длинные жирные кислоты . [ 16 ]
Клиническое значение
[ редактировать ]Мутации в гене RED1 могут привести к дефициту 2,4 диенойл-КоА-редуктазы , [ 17 ] Редкое, но смертельное расстройство.
Благодаря своей роли в окислении жирных кислот, снижение может служить терапевтической мишенью для лечения не инсулинозависимого сахарного диабета ( NIDDM ), которая оснащена гипергликемией из-за повышенного окисления жирных кислот. [ 8 ]
В нокаутных мышей , DED1 исследованиях −/− Субъекты накапливают значительные концентрации моно и полиненасыщенных жирных кислот в печени во время поста (например, олеиновая кислота , пальмитолельная кислота , линолевая кислота и линоленовая кислота ). Также было обнаружено, что мутантные субъекты имеют плохую толерантность к холоду, снижение суточной активности и общее снижение адаптации к метаболическим стрессорам . [ 18 ]
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Ген Entrez: 2,4-диенойл CoA Reductase 1, Mitochondrial» .
- ^ Jump up to: а беременный Koivuranta KT, Hakkola EH, Hiltunen JK (декабрь 1994 г.). «Выделение и характеристика кДНК для человека на 120 кДа митохондриального 2,4-диеноил-кофермента А-редуктаза» . Биохимический журнал . 304 (3): 787–792. doi : 10.1042/bj3040787 . PMC 1137403 . PMID 7818482 .
- ^ Хеландер Х.М., Койвуранта К.Т., Хорелли-Кутунен Н., Палвимо Дж.Дж., Палоти А., Хилтунен Дж.К. (ноябрь 1997). «Молекулярное клонирование и характеристика митохондриального 2,4-диенои-коа-редуктазы человека (DENT)». Геномика . 46 (1): 112-119. Doi : 10.1006/geno.1997.5004 . PMID 9403065 .
- ^ Cuebas D, Schulz H (декабрь 1982 г.). «Свидетельство о модифицированном пути деградации линолеата. Метаболизм 2,4-декадиеноил кофермента А» . Журнал биологической химии . 257 (23): 14140–14144. doi : 10.1016/s0021-9258 (19) 45356-8 . PMID 7142199 .
- ^ Jump up to: а беременный Liang X, Thorpe C, Schulz H (август 2000 г.). «2,4-диеноил-коа-редуктаза из Escherichia coli представляет собой новый флавопротеин железа, который функционирует при бета-окислении жирных кислот». Архивы биохимии и биофизики . 380 (2): 373–379. doi : 10.1006/abbi.2000.1941 . PMID 10933894 .
- ^ Хансон, Кеннет Р.; Роуз, Ирвин А. (1975-01-01). «Интерпретации стереоспецифичности реакции фермента» . Счета химических исследований . 8 (1): 1–10. doi : 10.1021/ar50085a001 . ISSN 0001-4842 .
- ^ Jump up to: а беременный в PDB : 1W6U ; Альфей М.С., Ю. В., Байрес Е., Ли Д., Охотник В.Н. (январь 2005 г.). «Структура и реакционная способность митохондриальной 2,4-диеноил-коа-редуктазы человека: фермент-лигандные взаимодействия в отличительном активном сайте короткоцепочечной редуктазы» . Журнал биологической химии . 280 (4): 3068–3077. doi : 10.1074/jbc.m411069200 . PMID 15531764 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и Yu W, Chu X, Chen G, Li D (февраль 2005 г.). «Исследования митохондриальной 2,4-диеноил-коа-редуктазы человека». Архивы биохимии и биофизики . 434 (1): 195–200. doi : 10.1016/j.abb.2004.10.018 . PMID 15629123 .
- ^ Jump up to: а беременный Hua T, Wu D, Ding W, Wang J, Shaw N, Liu ZJ (август 2012 г.). «Исследования 2,4-диенойноил-редуктазы проливают новый свет на пероксисомальное β-окисление ненасыщенных жирных кислот» . Журнал биологической химии . 287 (34): 28956–28965. doi : 10.1074/jbc.m112.385351 . PMC 3436514 . PMID 22745130 .
- ^ Fillgrove KL, Anderson VE (октябрь 2001 г.). «Механизм снижения диенойл-КоА на 2,4-диеноил-коа-редуктазу является пошаговым: наблюдение за промежуточным диапазоном диенолята». Биохимия . 40 (41): 12412–12421. doi : 10.1021/bi0111606 . PMID 11591162 .
- ^ Jump up to: а беременный Mizugaki M, Kimura C, Nishimaki T, Kawaguchi A, Okuda S, Yamanaka H (август 1983 г.). «Исследования метаболизма ненасыщенных жирных кислот. XII. Реакция, катализируемая 2,4-диеноил-коа-редуктазой эсшерихийской палочки». Журнал биохимии . 94 (2): 409–413. doi : 10.1093/oxfordjournals.jbchem.a134370 . PMID 6355075 .
- ^ Liang X, Thorpe C, Schulz H (август 2000 г.). «2,4-диеноил-коа-редуктаза из Escherichia coli представляет собой новый флавопротеин железа, который функционирует при бета-окислении жирных кислот». Архивы биохимии и биофизики . 380 (2): 373–379. doi : 10.1006/abbi.2000.1941 . PMID 10933894 .
- ^ Хаббард П.А., Лян Х, Шульц Х., Ким Дж.Дж. (сентябрь 2003 г.). «Кристаллическая структура и механизм реакции Escherichia coli 2,4-диеноил-коа-редуктаза» . Журнал биологической химии . 278 (39): 37553–37560. doi : 10.1074/jbc.m304642200 . PMID 12840019 .
- ^ Tu X, Hubbard PA, Kim JJ, Schulz H (январь 2008 г.). «Два отдельных донора протонов на активном месте Escherichia coli 2,4-диенойл-CoA-редуктаза отвечают за образование различных продуктов». Биохимия . 47 (4): 1167–1175. doi : 10.1021/bi701235t . PMID 18171025 .
- ^ Ylianttila MS, Pursiainen NV, Haapalainen AM, Juffer AH, Poirier Y, Hiltunen JK, Glumoff T (май 2006 г.). «Кристаллическая структура дрожжевого пероксисомального многофункционального фермента: структурная основа для субстратной специфичности (3R) -гидроксиацил-КоА-дегидрогеназного единиц». Журнал молекулярной биологии . 358 (5): 1286–1295. doi : 10.1016/j.jmb.2006.03.001 . PMID 16574148 .
- ^ Emekli U, Schneidman-Duhovny D, Wolfson HJ, Nussinov R, Haliloglu T (март 2008 г.). «Hingeprot: автоматизированное прогнозирование петлей в белковых структурах» . Белки . 70 (4): 1219–1227. doi : 10.1002/prot.21613 . PMID 17847101 . S2CID 26975077 .
- ^ Roe CR, Millington DS, Norwood DL, Kodo N, Sprecher H, Mohammed BS, et al. (Май 1990). «2,4-диеноил-коэнзимент А. Дефицит редуктазы: возможное новое заболевание окисления жирных кислот» . Журнал клинических исследований . 85 (5): 1703–1707. doi : 10.1172/jci114624 . PMC 296625 . PMID 2332510 .
- ^ Miinalainen IJ, Schmitz W, Huotari A, Autio KJ, Soininen R, Ver Loren Van Themaat E, et al. (Июль 2009 г.). «Дефицит митохондриальной 2,4-диеноил-коа-редуктазы у мышей приводит к тяжелой гипогликемии с непереносимостью стресса и невыносимым кетогенезом» . PLOS Genetics . 5 (7): E1000543. doi : 10.1371/journal.pgen.1000543 . PMC 2697383 . PMID 19578400 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- 2,4-диеноил-COA+редуктаза библиотеки США в Национальной медицинской библиотеке Медицинской (Mesh)
