Карбамоилфосфатсинтетаза I
| карбамоилфосфатсинтетаза 1, митохондриальная | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | ЦПС1 | ||
| ген NCBI | 1373 | ||
| HGNC | 2323 | ||
| МОЙ БОГ | 608307 | ||
| RefSeq | НМ_001875 | ||
| ЮниПрот | P31327 | ||
| Другие данные | |||
| Номер ЕС | 6.3.4.16 | ||
| Локус | 2 р | ||
| |||
Карбамоилфосфатсинтетаза I ( CPS I ) представляет собой лигазу фермент , расположенный в митохондриях, участвующих в производстве мочевины . Карбамоилфосфатсинтетаза I (CPS1 или CPSI) переносит молекулу аммиака на молекулу бикарбоната , фосфорилированную молекулой АТФ. Полученный карбамат затем фосфорилируется другой молекулой АТФ. Образующаяся молекула карбамоилфосфата покидает фермент.
Структура
[ редактировать ]У E. coli единственный CPS, выполняющий функции CPSI и CPSII, представляет собой гетеродимер с малой субъединицей и более крупной субъединицей с размером около 382 и 1073 аминокислотных остатков, хотя у млекопитающих (и других позвоночных) белок CPSI кодируется одним геном. [ 1 ] Небольшая субъединица содержит один активный центр связывания и дезаминирования глутамина с образованием аммиака и глутамата. Большая субъединица содержит два активных центра: один для производства карбоксифосфата, а другой для производства карбамоилфосфата. [ 2 ] [ 3 ] Внутри большой субъединицы есть два домена (B и C), каждый из которых имеет активный сайт семейства АТФ-захвата. [ 1 ] Соединение двух субъединиц представляет собой своего рода туннель, который направляет аммиак от малой субъединицы к большой субъединице. [ 4 ]
Механизм
[ редактировать ]Общая реакция, которая происходит при CPSI, следующая:
2АТФ + НСО 3 − + НХ 4 + → 2АДФ + Карбамоилфосфат + P i [ 4 ]
Эту реакцию можно представить в три отдельные стадии. [ 5 ]
- Бикарбонат фосфорилируется с образованием карбоксифосфата.
- Аммиак атакует карбоксифосфат, образуя карбамат.
- Карбамат фосфорилируется с образованием карбамоилфосфата.
Регулирование
[ редактировать ]![[икона]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/Wiki_letter_w_cropped.svg/20px-Wiki_letter_w_cropped.svg.png){kind=small} | Этот раздел нуждается в расширении . Вы можете помочь, добавив к нему . ( ноябрь 2013 г. ) |
CPSI регулируется N -ацетилглутаматом , который действует как облигатный аллостерический активатор CPS1. NAG, связываясь с доменом L4, запускает изменения в А-петле и Arg1453, которые приводят к изменению взаимодействия с Т'-петлей домена L3, которая полностью реорганизуется из β-шпильки в апо-форме в расширенную петлю в лигандсвязанная форма. В этой последней форме Т'-петля взаимодействует также с туннельной петлей и Т-петлей домена L1, передавая таким образом активирующую информацию в бикарбонат-фосфорилирующий домен. Это взаимодействие с NAG и второе взаимодействие с нуклеотидом стабилизируют активную форму CPSI. [ н 1 ] Необходимость в этом лиганде также связывает высокую концентрацию азота, отражающуюся в избытке глутамата и аргинина для производства НАГ, с увеличением активности CPSI для устранения этого избытка.
Метаболизм
[ редактировать ]CPSI играет жизненно важную роль в метаболизме белков и азота. Как только аммиак попадает в митохондрии через глутамин или глутамат, задача CPSI — добавить аммиак к бикарбонату вместе с фосфатной группой с образованием карбамоилфосфата. Затем карбамоилфосфат включается в цикл мочевины , в результате чего образуется мочевина. Затем мочевина может быть перенесена обратно в кровоток , в почки для фильтрации и в мочевой пузырь для выведения. [ 6 ]
Сопутствующие проблемы со здоровьем
[ редактировать ]Основная проблема, связанная с CPSI, связана с генетикой. Иногда организм не производит достаточного количества CPSI из-за мутации в генетическом коде, что приводит к плохому метаболизму белков и азота, а также к высокому уровню аммиака в организме. Это опасно, поскольку аммиак очень токсичен для организма, особенно для нервной системы , и может привести к умственной отсталости и судорогам .
Примечания
[ редактировать ]- ^ де Сима С, Поло ЛМ, Диес-Фернандес К, Мартинес А.И., Сервера Х, Фита И, Рубио В (ноябрь 2015 г.). «Структура карбамоилфосфатсинтетазы человека: расшифровка включения/выключения уреагенеза человека» . Научные отчеты . 5 (1): 16950. Бибкод : 2015NatSR...516950D . дои : 10.1038/srep16950 . ПМЦ 4655335 . ПМИД 26592762 .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Тоден Дж.Б., Хуанг X, Раушел Ф.М., Холден Х.М. (октябрь 2002 г.). «Карбамоилфосфатсинтетаза. Создание пути выхода аммиака» . Журнал биологической химии . 277 (42): 39722–7. дои : 10.1074/jbc.M206915200 . ПМИД 12130656 .
- ^ Пауэрс С.Г., Гриффит О.В., Мейстер А. (май 1977 г.). «Ингибирование карбамилфосфатсинтетазы P1, P5-ди(аденозин 5')-пентафосфатом: свидетельства наличия двух сайтов связывания АТФ» . Журнал биологической химии . 252 (10): 3558–60. дои : 10.1016/S0021-9258(17)40428-5 . ПМИД 193838 .
- ^ Тоден Дж.Б., Холден Х.М., Весенберг Г., Раушел Ф.М., Рэймент I (май 1997 г.). «Структура карбамоилфосфатсинтетазы: путешествие 96 А от субстрата к продукту». Биохимия . 36 (21): 6305–16. дои : 10.1021/bi970503q . ПМИД 9174345 .
- ^ Перейти обратно: а б Ким Дж., Раушел FM (май 2004 г.). «Перфорация стенки туннеля карбамоилфосфатсинтетазы нарушает прохождение аммиака между последовательными активными центрами». Биохимия . 43 (18): 5334–40. дои : 10.1021/bi049945+ . ПМИД 15122899 .
- ^ Мейстер А (1989). «Механизм и регуляция глютамин-зависимой карбамилфосфатсинтетазы Escherichia Coli» . Механизм и регуляция глутамин-зависимой карбамилфосфатсинтетазы Escherichia coli . Достижения в энзимологии и смежных областях молекулярной биологии. Том. 62. С. 315–74 . дои : 10.1002/9780470123089.ch7 . ISBN 9780470123089 . ПМИД 2658488 .
- ^ Нельсон Д., Кокс М. Принципы биохимии (четвертое изд.). стр. 666–669.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Запись GeneReviews/NCBI/NIH/UW об обзоре нарушений цикла мочевины
- Карбамоил-фосфат + синтаза + (аммиак) в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
