Лактоназа
ацил-L-гомосерино-лактон лактоногидролаза | |||
---|---|---|---|
Идентификаторы | |||
ЕС №. | 3.1.1.81 | ||
CAS №. | 389867-43-0 | ||
Базы данных | |||
Intenz | Intenz View | ||
Бренда | Бренда вход | ||
Расширение | Вид Nicezyme | ||
Кегг | Кегг вход | ||
Метатический | Метаболический путь | ||
Напрямую | профиль | ||
PDB Структуры | RCSB PDB PDBE PDBSUM | ||
|

Лактоназа (ЕС 3.1.1.81, ацилгомосериновая лактоназа ; систематическое название н -ацил- л- гомосерино-лактон лактоногидролаза ) представляет собой металлофермент , продуцируемый определенными видами бактерий, которые нацеливаются и инактивации ацилированных гомосерин-лактонов (АГЛ). Он катализирует реакцию
- n -actyl- o l -homoserine lactone + 2 h n -actyl -l -homoserine
Многие виды α -, β -и γ -протеобактерий продуцируют ацилированные гомосеринские лактоны, небольшие гормоноподобные молекулы, обычно используемые в качестве сигналов связи между бактериальными клетками в популяции для регулирования определенной экспрессии генов и фенотипического поведения. [ 1 ] Этот тип регуляции генов известен как чувствительность кворума .
Другие названия для этих типов ферментов-это кворум, ацил -гомосериновая лактоназа, ацил гомосерин, деградирующий фермент, ацил-ацилаза ацилана, ахла лактоназа, энзим ахл, ахлк, ахл Aiia lactonase, Aiia-подобная белок, AIIB, AIIC, ATTM, Delactonase, лактоназоподобный фермент, N -ацил -гомосерин лактоназа, н -ацил гомосерин лактон гидролаза, н -ацил -гомосерин лактон лактоназа, н -ацил -ла -гидроназа, лактоназа -лактоназа, лактоназа, квалифицируя лактотон -лактоназа , но -квалинизу лактоназа -лактоназа, но -квалинзаза , но -ацил -лактороназа, но -квалинзаза, н -ацил -лактороназа -лактоназа. , щедрый кворум n -ацил гомосеринная лактон -гидролаза . [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]
Ферментный механизм
[ редактировать ]Лактоназа гидролизует эфирную связь гомосеринга лактонового кольца из ацилированных гомосеринских лактонов. При гидролизации связывания лактона лактоназа предотвращает связывание этих сигнальных молекул с регуляторами транскрипции мишеней, тем самым ингибируя чувствительность кворума . [ 13 ]
Структура фермента
[ редактировать ]Динуклеарный сайт связывания цинка сохраняется во всех известных лактоназах и необходимы для ферментной активности и складывания белка. [ 14 ]
Zn1 тетракоординируется HIS104, HIS106, HIS169 и мостовым гидроксидом. Zn2 имеет пять лигандов, в том числе ASP191, HIS235, HIS109, ASP108 и мостовой гидроксид -ион. Ионы металлов помогают поляризовать лактоновую связь, увеличивая электрофильность карбонильного углерода лактонового кольца. Исследования изотопной маркировки показали, что отверстие кольца происходит посредством реакции элиминации добавления с добавлением воды, показанной ниже. [ 15 ]
Биологическая функция
[ редактировать ]Лактоназы способны вмешиваться в AHL-опосредованное зондирование кворума. Некоторые примеры этих лактоназ - AIIA , продуцируемая видами Bacillus , Attm и AIIB, продуцируемыми Agrobacterium tumefaciens , и QICA, продуцируемые видами Hyphomicrobiales . [ 16 ]
Сообщалось о лактоназах для Bacillus, Agrobacterium, Rhodococcus, Streptomyces, Arthrobacter, Pseudomonas и Klebsiella . [ 17 ] Группа Bacillus cereus (состоящая из B. cereus, B. thuringiensis, B. mycoides и B. anthracis ), было обнаружено, что содержит девять генов, гомологичных геном AIIA, которые кодируют иманиваторские ферменты, с каталитическим цинковым мотивом, сохраненным во всех случаях. [ 18 ]
В Phytopathogen A. tumefaciens AIIB Lactonase действует как тонкий модулятор, который по существу задерживает высвобождение лактона OC8-HSL и результирующее количество опухолей, полученных патогеном. Attm Lactonase опосредует деградацию лактона OC8-HSL в раненых тканях растений. [ 19 ]
Первичная активность ферментов антиатеросклеротической параоксоназы ( PON) является как лактоназа. [ 20 ] Окисленные полиненасыщенные жирные кислоты (особенно в окисленном липопротеине с низкой плотностью ) образуют лактоноподобные структуры, которые являются субстратами PON. [ 20 ]
Экология
[ редактировать ]До сих пор неясно, что экологические эффекты лактоназы, но было предложено, что, поскольку бактерии в основном сосуществуют с другими микроорганизмами в окружающей среде, некоторые штаммы бактерий могли развивать свои стратегии кормления и использовать AHL в качестве основного ресурса для энергии и азота. [ 21 ]
Приложения
[ редактировать ]Понимание механизмов и целей активности лактоназы может привести к потенциальной прикладной роли для этих лактоназ для контроля бактериальных инфекций, ингибируя активность, чувствительную к кворуму, и оказывает глубокое влияние на здоровье человека и окружающую среду. Однако как в химическом, так и в ферментативном лактонолизе реакция является обратимой, что усложняет прямое терапевтическое применение лактоназ. [ 22 ]
Pseudomonas aeruginosa , является бактериями, продуцирующими AHL, оппортунистический патоген, который заражает иммунопрессованных пациентов. [ 23 ] и обнаруживается при легких инфекциях пациентов с муковисцидозом. P. aeruginosa зависит от чувствительности кворума посредством производства лактонов N- Бутаноил -л- гомосерин (C4-HSL) и N- (3-оксододеканоил) -L-HSL (3-Oxo-C12-HSL) для регулирования роя, токсина и Производство протеазы и правильная формация биопленки. Отсутствие одного или нескольких компонентов системы чувствительности кворума приводит к значительному снижению вирулентности патогена. [ 24 ]
Эрвиния Каротовора - это растительный патоген, который вызывает мягкую гниль в ряде культур, таких как картофель и морковь [ 25 ] Используя n-гексаноил-L-HSL (C6-HSL) зондирование кворума, чтобы уклониться от защитных систем завода и координировать его производство пектат-лиазы во время процесса инфекции. [ 26 ]
Было показано, что растения, экспрессирующие ахла-лактоназы, демонстрируют повышенную устойчивость к инфекции от патогена Эрвиния Каротовора. Экспрессия генов вирулентности в E. carotovora регулируется N -(3 -оксогексаноил) -L -гомосерин лактон (OHL). Предположительно, OHL-гидролиз посредством лактоназы снижал уровни OHL, ингибируя системы чувствительности кворума, стимулирующие экспрессию гена вирулентности. [ 18 ]
Смотрите также
[ редактировать ]- 1,4-лактоназа
- 2-пирон-4,6-дикарбоксилат лактоназа
- 3-оксоадипат Enol-Lactonase
- Актиномицин лактоназа
- Дезоксилимонат a-ring-lactonase
- Глюконолактоназа
- 50-RHAHNONO-1,4-лаконаза
- Лимонин-D-ринг-лактоназа
- Стероид-лактоназа
- Триацетат-лактоназа
- Ксилоно-1,4-лактоназа
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Fuqua, C.; Winans, SC; Гринберг, EP (1996). «Перепись и консенсус в бактериальных экосистемах: семейство регуляторов транскрипции Luxr-Luxi». Анну. Rev. Microbiol . 50 : 727–751. doi : 10.1146/annurev.micro.50.1.727 . PMID 8905097 .
- ^ Томас П.В., Стоун Э.М., Костелло А.Л., Тирни Д.Л., Фаст В (май 2005). «Лактоназа, привлекающая кворум от Bacillus thuringiensis, представляет собой металлопротеин». Биохимия . 44 (20): 7559–69. doi : 10.1021/bi050050m . PMID 15895999 .
- ^ Dong YH, Gusti AR, Zhang Q, Xu JL, Zhang LH (апрель 2002 г.). «Идентификация кворум, увлекающихся n -ацил гомосерин, лактоназы из видов Bacillus » . Прикладная и экологическая микробиология . 68 (4): 1754–9. doi : 10.1128/aem.68.4.1754-1759.2002 . PMC 123891 . PMID 11916693 .
- ^ Ван Л.Х., Венг Л.Х., Донг Й.Х., Чжан Л.Х. (апрель 2004 г.). «Специфичность и кинетика фермента n -ацил гомосеринной лактоназы n-ацила лактоназы (ахл-лактоназа)» . Журнал биологической химии . 279 (14): 13645–51. doi : 10.1074/jbc.m311194200 . PMID 14734559 .
- ^ Dong YH, Xu JL, Li XZ, Zhang LH (март 2000 г.). «AIIA, фермент, который инактивирует сигнал, чувствительный к кворуму, и ослабевает ацилгомосериновый лактон-кворум и ослабляет вирулентность эрвинии каротоворы » . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 97 (7): 3526–31. doi : 10.1073/pnas.060023897 . PMC 16273 . PMID 10716724 .
- ^ Dong YH, Wang LH, Xu JL, Zhang HB, Zhang XF, Zhang LH (июнь 2001 г.). «Угашение, зависящая от кворума бактериальной инфекции N -ацильной гомосеринной лактоназой». Природа . 411 (6839): 813–7. doi : 10.1038/35081101 . PMID 11459062 . S2CID 4324448 .
- ^ Ли С.Дж., Парк Си, Ли Дж.Дж., Юм Да, Ку Б.Т., Ли Дж.К. (август 2002 г.). «Гены, кодирующие n -ацил гомосеринговый лактон -фермент, широко распространены во многих подвидах Bacillus thuringiensis » . Прикладная и экологическая микробиология . 68 (8): 3919–24. doi : 10.1128/aem.68.8.3919-3924.2002 . PMC 124016 . PMID 12147491 .
- ^ Park SY, Lee SJ, OH TK, OH JW, Koo BT, Yum DY, Lee JK (июнь 2003 г.). «Ахлд, n -ацилгомосериновая лактоназа в артробактере и прогнозировал гомологи у других бактерий» . Микробиология . 149 (Pt 6): 1541–50. doi : 10.1099/mic.0.26269-0 . PMID 12777494 .
- ^ Ульрих Р.Л. (октябрь 2004 г.). «Утоление кворума: ферментативное нарушение n -ацилхосериновой лактон -опосредованной бактериальной связи в Burkholderia thailandensis » . Прикладная и экологическая микробиология . 70 (10): 6173–80. doi : 10.1128/aem.70.10.6173-6180.2004 . PMC 522112 . PMID 15466564 .
- ^ Ким М.Х., Чой В.К., Кан Хо, Ли Дж.С., Кан Б.С., Ким К.Дж., Деревенда З.С., О Т.К., Ли Ч., Ли Дж.К. (декабрь 2005 г.). «Молекулярная структура и каталитический механизм кворумной n - ацил-L-гомосериновой гидролазы» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 102 (49): 17606–11. doi : 10.1073/pnas.0504996102 . PMC 1295591 . PMID 16314577 .
- ^ Liu D, Lepore BW, Petsko GA, Thomas PW, Stone EM, Fast W, Ringe D (август 2005 г.). «Трехмерная структура увлекательной кворум n -ацил гомосеринной лактон гидролазы из Bacillus thuringiensis » . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 102 (33): 11882–7. doi : 10.1073/pnas.0505255102 . PMC 1187999 . PMID 16087890 .
- ^ Ян Ф., Ван Л.Х., Ван Дж., Донг Й.Х., Ху Джи, Чжан Л.Х. (июль 2005 г.). «Активность ферментов, гасящая фермент, широко сохраняется в сыворотках видов млекопитающих» . Письма Febs . 579 (17): 3713–7. doi : 10.1016/j.febslet.2005.05.060 . PMID 15963993 .
- ^ Dong, Y.; Wang, L.; Сюй, Дж.; Zhang, H.; Zhang, x.; Чжан Л. (2001). «Зависимая от кворума, зависимая от бактериальной инфекции N- ацил гомосеринной лактоназой». Природа . 411 (6839): 813–817. Bibcode : 2001natur.411..813d . doi : 10.1038/35081101 . PMID 11459062 . S2CID 4324448 .
- ^ Томас PW; Стоун Эм; Костелло Ал; Tierney DL; Fast W. (2005). «Лактоназа, привлекающая кворум от Bacillus thuringiensis, представляет собой металлопротеин». Биохимия . 44 (20): 7559–7569. doi : 10.1021/bi050050m . PMID 15895999 .
- ^ MOMB J.; Ван С.; Лю д.; Томас PW; Petsko GA; Guo H.; Ринг D; Fast W. (2008). «Механизм щедрости кворума Lactonae (AIIA) из Bacillus thuringiensis . 2. Моделирование субстрата и мутации активного сайта» . Биохимия . 47 (29): 7715–7725. doi : 10.1021/bi8003704 . PMC 2646874 . PMID 18627130 .
- ^ Riaz K.; Элмерих, C.; Морейра, Д.; Raffoux A.; Dessaux y.; Faure D. (2008). «Метагеномный анализ почвенных бактерий расширяет разнообразие лактоназ, привлекающих кворум». Экологическая микробиология . 10 (3): 560–570. doi : 10.1111/j.1462-2920.2007.01475.x . PMID 18201196 .
- ^ Schipper C.; HORNUNG C.; Bijtenhoorn P.; Quitschau M.; Grond S.; Streit WR (2009). «Клоны, полученные из метагенома, кодирующие два новых белка семейства лактоназы, участвующие в ингибировании биопленки в Pseudomonas aeruginosa » . Прикладная и экологическая микробиология . 75 (1): 224–233. doi : 10.1128/aem.01389-08 . PMC 2612230 . PMID 18997026 .
- ^ Jump up to: а беременный Dong YH; Gusti Ar; Чжан Q.; Xu JL; Чжан, Л.Х. (2002). «Идентификация кворум, увлекающихся n -ацил гомосерин, лактоназы из видов Bacillus » . Прикладная и экологическая микробиология . 68 (4): 1754–1759. doi : 10.1128/aem.68.4.1754-1759.2002 . PMC 123891 . PMID 11916693 .
- ^ Haudecoeur E.; Tannieres M.; Cirou A.; Раффоу а; Dessaux y.; Faure D. (2009). «Различная регуляция и роли лактоназ AIIB и ATTM в Agrobacterium tumefaciens C58». Молекулярные взаимодействия растений-микробов . 22 (5): 529–537. doi : 10.1094/mpmi-22-5-0529 . PMID 19348571 .
- ^ Jump up to: а беременный Чистиаков Д.А., Мельниченко А.А., Орехов А.Н., Бобришев Ю.В. (2017). «Параоксоназа и атеросклероз сердечно-сосудистых заболеваний». Биохими . 132 : 19–27. Doi : 10.1016/j.biochi.2016.10.010 . PMID 27771368 .
- ^ Hedbetter, Jrg; Гринберг, EP (2000). «Метаболизм ацил-гомосеринового лактонового кворума сигналов с помощью парадокса вариоворакса » . J. Bacteriol . 182 (24): 6921–6926. doi : 10.1128/jb.182.24.6921-6926.2000 . PMC 94816 . PMID 11092851 .
- ^ Расмуссен Т.Б.; ГИВСКОВ М. (2006). «Ингибиторы чувства кворума как антипатогенные препараты». Международный журнал медицинской микробиологии . 296 (2–3): 149–161. doi : 10.1016/j.ijmm.2006.02.005 . PMID 16503194 .
- ^ Уайтхед, на; Барнард Амл; Слейтер Х.; Симпсон, NJL; Салмонд, GPC (2001). «Ощущение кворума в грамотрицательных бактериях» . FEMS Microbiol. Преподобный 25 (4): 365–404. doi : 10.1111/j.1574-6976.2001.tb00583.x . PMID 11524130 . Полем
- ^ Смит Р.С.; Иглевский Б.Х. (2003). « P. aeruginosa sensy-sensing systems and virulence». Текущее мнение о микробиологии . 6 (1): 56–60. doi : 10.1016/s1369-5274 (03) 00008-0 . PMID 12615220 .
- ^ Pirhonen, M.; Flegom, D.; Heikinheimo, R.; Palva, ET (1993). «Небольшая диффундировая молекула сигнала отвечает за глобальный контроль вирулентности и выработки экзоензима в растительном патогене Erwinia carotovora » . Embo j . 12 (6): 2467–2476. doi : 10.1002/j.1460-2075.1993.tb05901.x . PMC 413482 . PMID 8508772 .
- ^ Фон Бодман SB; Бауэр WD; Коплин Д.Л. (2003). «Оснащение кворума у растительных патогенных бактерий» . Ежегодный обзор фитопатологии . 41 : 455–482. doi : 10.1146/annurev.phyto.41.052002.095652 . PMID 12730390 .