Ауреузидинсинтаза

показывать Поиск
PMC	articles
PubMed	articles
NCBI	proteins

Ауреузидинсинтаза
Ауреузидинсинтаза
Идентификаторы
Номер ЕС.	1.21.3.6
Номер CAS.	320784-48-3
Базы данных
ИнтЭнк	вид IntEnz
БРЕНДА	БРЕНДА запись
ЭксПАСи	Просмотр NiceZyme
КЕГГ	КЕГГ запись
МетаЦик	метаболический путь
ПРЯМОЙ	профиль
PDB Структуры	RCSB PDB PDBe PDBsum
PMC
показывать Поиск
PMC	articles
PubMed	articles
NCBI	proteins

Ауреусидинсинтаза ( EC 1.21.3.6 , AmAS1 ) представляет собой фермент с систематическим названием 2',4,4',6'-тетрагидроксихалкон 4'-O-бета-D-глюкозид:кислород оксидоредуктаза . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Ауреузидинсинтаза выполняет две основные ферментативные задачи: гидроксилирование в положении 3 B-кольца халконов и окислительную циклизацию халконов с образованием ауронов . ^{[ 2 ]} Модифицированные халконы обычно представляют собой глюкозилированные 2',4,4',6'-тетрагидроксихалкон (THC) и 2',3,4,4',6'-пентагидроксихалкон (PHC). ^{[ 2 ]} Эти ауроны, особенно аурезидин, образуют пигменты, отвечающие за окраску цветов. ^{[ 1 ]} Эти пигменты, возможно, были разработаны для привлечения и направления пчел к опылению . ^{[ 5 ]} но они также обеспечивают защиту от вирусов , вредителей и грибков . ^{[ 6 ]}

Структура фермента

Ауреусидинсинтаза представляет собой мономерный гликопротеин массой 39 кДа, содержащий биядерную медь . ^{[ 1 ]} Добавление фенилтиомочевины , которая конкурентно связывается с биядерной медью, ^{[ 7 ]} подавляет продуктивность фермента в целом. ^{[ 2 ]} Поэтому вполне вероятно, что активный центр содержит биядерную медь.

Ауреузидинсинтаза гомологична растений полифенолоксидазе (PPO). ^{[ 1 ]} но содержит некоторые существенные изменения. В то время как ППО имеет высококонсервативную N-концевую аминокислотную последовательность, облегчающую транспортировку в просвет пластиды, у ауреузидинсинтазы эта последовательность отсутствует. ^{[ 1 ]} и, таким образом, не локализован в плазмиде. Подобно PPO, ^{[ 8 ]} ауреусидинсинтаза, вероятно, сначала синтезируется в виде более крупного белка размером ~60 кДа, а затем подвергается протеолитическому расщеплению для удаления транспортных групп. ^{[ 1 ]}

Ферментативный механизм

Изображения халкона и аурона. — Рис. 1: (а) Обобщенная форма халкона. (б) Генерализованная форма аурона. (в) Халкон с необходимыми модификациями (2'- и 4-гидроксилирование) для обработки ауреузидинсинтазой.

Ауреузидинсинтаза катализирует образование ауронов из халконов посредством гидроксилирования и окислительной циклизации. К этому классу реакций относятся:

(1) 2',4,4',6'-тетрагидроксихалкон 4'-О-бета-D-глюкозид + O ₂

\rightleftharpoons

ауреусидин 6-О-бета-D-глюкозид + H ₂ O

(2) 2',3,4,4',6'-пентагидроксихалкон 4'-O-бета-D-глюкозид + 1/2 O ₂

\rightleftharpoons

ауреусидин 6-О-бета-D-глюкозид + H ₂ O

(3) 2',3,4,4',6'-пентагидроксихалкон 4'-О-бета-D-глюкозид + O ₂

\rightleftharpoons

брактеатин 6-О-бета-D-глюкозид + H ₂ O

Хотя белок назван в честь желтого пигмента ауреусидина, который он часто производит, он может продуцировать ряд аналогичных ауронов, включая сульфуретин, брактеатин и 3',4',5',6-тетрагидроксиаурон. Чтобы модифицировать халкон в аурон, халкон должен подвергнуться окислительной циклизации с образованием пятичленного гетероцикла , конденсированного с a-кольцом аурона. Этот этап может не продолжаться, если 3-я позиция B-кольца халкона не насыщена кислородом. Исходя из этого, а также из гомологии белка с PPO, предлагаемый в настоящее время механизм ауреузидинсинтазы показан на рис. 2. Первый этап процесса приводит к гидроксилированию в положении 3 (для ТГК) и окислению до дикетонового кольца. Обычно считается, что этот механизм такой же, как и у тирозиназы . ^{[ 9 ]} Это предположение основано на гомологии двух структур и схожей функциональности. Затем этот продукт подвергается окислительной циклизации, а затем изомеризации с образованием конечного продукта, но возможно, что эти этапы происходят вне фермента . ^{[ 2 ]} Этот механизм может производить ауроны только с 3',4'-дигидрокси- или 3',4',5'-тригидрокси-функционализацией, но сообщалось об ауронах с одной гидроксильной группой или без нее в B-кольце. Неясно, связано ли образование ауронов с альтернативным механизмом или с другим белком. ^{[ 10 ]}

Рис. 2: Общий механизм действия ауреузидинсинтазы. B обозначает базу. На этапе 1 при необходимости гидроксилируется положение 3 и окисляются обе гидроксильные группы B-кольца. Вторая стадия — окислительная циклизация, а стадия 3 — изомеризация.

Биологическая функция

Ауреусидин — это растительный флавоноид , который обеспечивает желтую окраску у некоторых растений, включая львиный зев и космос. ^{[ 1 ]} Он также обеспечивает различные защитные свойства от болезней и паразитов. ^{[ 6 ]} Аурезидинсинтаза активна только в вакуоли и транспортируется непосредственно из эндоплазматического ретикулума в вакуоль через тельца Гольджи. ^{[ 4 ]} Исследования in vitro показали, что синтез ауронов происходит гораздо быстрее, когда халкон сначала глюкозилируется, ^{[ 2 ]} показали исследования in vivo , что желтая окраска не проявляется без совместной экспрессии УДФ-глюкуронозилтрансферазы UGT88D3, которая сначала глюкозилирует халкон. ^{[ 4 ]} Это глюкозилирование способствует выработке ауронов путем метаболического направления модифицированных халконов в вакуоль. ^{[ 11 ]}

Промышленная значимость

Генетическая модификация цветковых растений для придания окраски, невозможной при естественной селекции, была одной из главных целей цветочной индустрии . ^{[ 12 ]} Ауреузидинсинтаза была введена в растения с естественными синими цветками для образования новых трансгенных желтых цветков у Torenia . видов ^{[ 4 ]} Это достигается за счет совместной экспрессии ауреузидинсинтазы и УДФ-глюкозо:халкон-4'-О-глюкозилтрансферазы в цветах и использования РНК-интерференции для блокирования экспрессии продукции естественного пигмента . ^{[ 4 ]}

Помимо своей важности для цветоводческой промышленности, ауреузидинсинтаза является относительно новой целью для биомедицинских исследований. ^{[ 13 ]} Было обнаружено, что ауроны обладают антиоксидантным , антибактериальным и противораковым действием. ^{[ 14 ]} создание трансгенных листьев салата и табака с улучшенными антиоксидантными свойствами. Ауреузидинсинтаза представляет особую привлекательность при создании генетически модифицированных растений, которые могут придавать лечебные свойства, и уже продемонстрировано ^{[ 15 ]}

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Накаяма Т., Ёнекура-Сакакибара К., Сато Т., Кикучи С., Фукуи Ю., Фукучи-Мизутани М., Уэда Т., Накао М., Танака Ю., Кусуми Т., Нишино Т. (ноябрь 2000 г.). «Ауреусидинсинтаза: гомолог полифенолоксидазы, ответственный за окраску цветов». Наука . 290 (5494): 1163–6. Бибкод : 2000Sci...290.1163N . дои : 10.1126/science.290.5494.1163 . ПМИД 11073455 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Накаяма Т., Сато Т., Фукуи Ю., Ёнекура-Сакакибара К., Хаяси Х., Танака Ю., Кусуми Т., Нишино Т. (июнь 2001 г.). «Анализ специфичности и механизм синтеза ауронов, катализируемый ауреузидинсинтазой, гомологом полифенолоксидазы, ответственным за окраску цветов» . Письма ФЭБС . 499 (1–2): 107–11. дои : 10.1016/S0014-5793(01)02529-7 . ПМИД 11418122 .
^ Сато Т., Накаяма Т., Кикучи С., Фукуи Ю., Ёнекура-Сакакибара К., Уэда Т., Нишино Т., Танака Ю., Кусуми Т. (январь 2001 г.). «Ферментативное образование ауронов в экстрактах цветков львиного зева желтого». Наука о растениях . 160 (2): 229–236. дои : 10.1016/s0168-9452(00)00385-x . ПМИД 11164594 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Оно Э, Фукучи-Мизутани М, Накамура Н, Фукуи Ю, Ёнекура-Сакакибара К, Ямагути М, Накаяма Т, Танака Т, Кусуми Т, Танака Ю (июль 2006 г.). «Желтые цветы, возникающие в результате экспрессии пути биосинтеза аурона» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (29): 11075–80. Бибкод : 2006PNAS..10311075O . дои : 10.1073/pnas.0604246103 . ПМК 1544175 . ПМИД 16832053 .
^ Лунау К., Вахт С., Читтка Л. (1996). «Выбор цвета наивных шмелей и его значение для восприятия цвета». Журнал сравнительной физиологии А. 178 (4). дои : 10.1007/BF00190178 . S2CID 21435915 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Буменджель А. (декабрь 2003 г.). «Ауроны: подкласс флавонов с многообещающим биологическим потенциалом». Современная медицинская химия . 10 (23): 2621–30. дои : 10.2174/0929867033456468 . ПМИД 14529476 .
^ Клабунде Т., Эйкен С., Саккеттини Дж. К., Кребс Б. (декабрь 1998 г.). «Кристаллическая структура растительной катехолоксидазы, содержащей димедный центр». Структурная биология природы . 5 (12): 1084–90. дои : 10.1038/4193 . ПМИД 9846879 . S2CID 29946865 .
^ Робинсон С.П., Сухой I (май 1992 г.). «Полифенолоксидаза листьев широкой фасоли представляет собой белок массой 60 килодальтон, чувствительный к протеолитическому расщеплению» . Физиология растений . 99 (1): 317–323. дои : 10.1104/стр.99.1.317 . ПМЦ 1080442 . ПМИД 16668868 .
^ Санчес-Феррер А., Родригес-Лопес Х.Н., Гарсия-Канос Ф., Гарсия-Кармона Ф. (февраль 1995 г.). «Тирозиназа: всесторонний обзор ее механизма». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Структура белка и молекулярная энзимология . 1247 (1): 1–11. дои : 10.1016/0167-4838(94)00204-т . ПМИД 7873577 .
^ Ратмелл В.Г., Бендалл Д.С. (март 1972 г.). «Катализируемое пероксидазой окисление халкона и его возможное физиологическое значение» . Биохимический журнал . 127 (1): 125–32. дои : 10.1042/bj1270125 . ПМЦ 1178567 . ПМИД 5073737 .
^ Йоргенсен К., Расмуссен А.В., Морант М., Нильсен А.Х., Бьярнхольт Н., Загробельный М., Бак С., Мёллер Б.Л. (июнь 2005 г.). «Образование метаболонов и метаболические каналы в биосинтезе растительных натуральных продуктов». Современное мнение в области биологии растений . 8 (3): 280–91. дои : 10.1016/j.pbi.2005.03.014 . ПМИД 15860425 .
^ Мол Дж., Корниш Э., Мейсон Дж., Коес Р. (1999). «Новые цветные цветы». Современное мнение в области биотехнологии . 10 (2): 198–201. дои : 10.1016/S0958-1669(99)80035-4 . ПМИД 10209139 .
^ Одекер Р., Буменджель А. (2012). «Последние достижения в медицинской химии ауронов». Современная медицинская химия . 19 (18): 2861–75. дои : 10.2174/092986712800672085 . ПМИД 22519399 .
^ Деци А., Маждалани М., Контогиоргис К.А., Хаджипавлу-Литина Д., Кефалас П. (декабрь 2009 г.). «Природные и синтетические 2'-гидроксихалконы и ауроны: синтез, характеристика и оценка антиоксидантной и ингибирующей активности липоксигеназы сои». Биоорганическая и медицинская химия . 17 (23): 8073–85. дои : 10.1016/j.bmc.2009.10.002 . ПМИД 19853459 .
^ Шакья Р., Йе Дж., Ромменс К.М. (декабрь 2012 г.). «Измененный цвет листьев связан с повышенной активностью по удалению супероксида у трансгенных растений, продуцирующих ауреусидин» . Журнал биотехнологии растений . 10 (9): 1046–55. дои : 10.1111/j.1467-7652.2012.00732.x . ПМИД 22924954 .

Внешние ссылки

Ауреусидин + синтаза в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)

[structure-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Накаяма Т., Ёнекура-Сакакибара К., Сато Т., Кикучи С., Фукуи Ю., Фукучи-Мизутани М., Уэда Т., Накао М., Танака Ю., Кусуми Т., Нишино Т. (ноябрь 2000 г.). «Ауреусидинсинтаза: гомолог полифенолоксидазы, ответственный за окраску цветов». Наука . 290 (5494): 1163–6. Бибкод : 2000Sci...290.1163N . дои : 10.1126/science.290.5494.1163 . ПМИД 11073455 .

[mech-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Накаяма Т., Сато Т., Фукуи Ю., Ёнекура-Сакакибара К., Хаяси Х., Танака Ю., Кусуми Т., Нишино Т. (июнь 2001 г.). «Анализ специфичности и механизм синтеза ауронов, катализируемый ауреузидинсинтазой, гомологом полифенолоксидазы, ответственным за окраску цветов» . Письма ФЭБС . 499 (1–2): 107–11. дои : 10.1016/S0014-5793(01)02529-7 . ПМИД 11418122 .

[3] Сато Т., Накаяма Т., Кикучи С., Фукуи Ю., Ёнекура-Сакакибара К., Уэда Т., Нишино Т., Танака Ю., Кусуми Т. (январь 2001 г.). «Ферментативное образование ауронов в экстрактах цветков львиного зева желтого». Наука о растениях . 160 (2): 229–236. дои : 10.1016/s0168-9452(00)00385-x . ПМИД 11164594 .

[flowers-4] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Оно Э, Фукучи-Мизутани М, Накамура Н, Фукуи Ю, Ёнекура-Сакакибара К, Ямагути М, Накаяма Т, Танака Т, Кусуми Т, Танака Ю (июль 2006 г.). «Желтые цветы, возникающие в результате экспрессии пути биосинтеза аурона» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (29): 11075–80. Бибкод : 2006PNAS..10311075O . дои : 10.1073/pnas.0604246103 . ПМК 1544175 . ПМИД 16832053 .

[5] Лунау К., Вахт С., Читтка Л. (1996). «Выбор цвета наивных шмелей и его значение для восприятия цвета». Журнал сравнительной физиологии А. 178 (4). дои : 10.1007/BF00190178 . S2CID 21435915 .

[protect-6] Перейти обратно: ^а ^б Буменджель А. (декабрь 2003 г.). «Ауроны: подкласс флавонов с многообещающим биологическим потенциалом». Современная медицинская химия . 10 (23): 2621–30. дои : 10.2174/0929867033456468 . ПМИД 14529476 .

[7] Клабунде Т., Эйкен С., Саккеттини Дж. К., Кребс Б. (декабрь 1998 г.). «Кристаллическая структура растительной катехолоксидазы, содержащей димедный центр». Структурная биология природы . 5 (12): 1084–90. дои : 10.1038/4193 . ПМИД 9846879 . S2CID 29946865 .

[8] Робинсон С.П., Сухой I (май 1992 г.). «Полифенолоксидаза листьев широкой фасоли представляет собой белок массой 60 килодальтон, чувствительный к протеолитическому расщеплению» . Физиология растений . 99 (1): 317–323. дои : 10.1104/стр.99.1.317 . ПМЦ 1080442 . ПМИД 16668868 .

[9] Санчес-Феррер А., Родригес-Лопес Х.Н., Гарсия-Канос Ф., Гарсия-Кармона Ф. (февраль 1995 г.). «Тирозиназа: всесторонний обзор ее механизма». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Структура белка и молекулярная энзимология . 1247 (1): 1–11. дои : 10.1016/0167-4838(94)00204-т . ПМИД 7873577 .

[10] Ратмелл В.Г., Бендалл Д.С. (март 1972 г.). «Катализируемое пероксидазой окисление халкона и его возможное физиологическое значение» . Биохимический журнал . 127 (1): 125–32. дои : 10.1042/bj1270125 . ПМЦ 1178567 . ПМИД 5073737 .

[11] Йоргенсен К., Расмуссен А.В., Морант М., Нильсен А.Х., Бьярнхольт Н., Загробельный М., Бак С., Мёллер Б.Л. (июнь 2005 г.). «Образование метаболонов и метаболические каналы в биосинтезе растительных натуральных продуктов». Современное мнение в области биологии растений . 8 (3): 280–91. дои : 10.1016/j.pbi.2005.03.014 . ПМИД 15860425 .

[12] Мол Дж., Корниш Э., Мейсон Дж., Коес Р. (1999). «Новые цветные цветы». Современное мнение в области биотехнологии . 10 (2): 198–201. дои : 10.1016/S0958-1669(99)80035-4 . ПМИД 10209139 .

[13] Одекер Р., Буменджель А. (2012). «Последние достижения в медицинской химии ауронов». Современная медицинская химия . 19 (18): 2861–75. дои : 10.2174/092986712800672085 . ПМИД 22519399 .

[14] Деци А., Маждалани М., Контогиоргис К.А., Хаджипавлу-Литина Д., Кефалас П. (декабрь 2009 г.). «Природные и синтетические 2'-гидроксихалконы и ауроны: синтез, характеристика и оценка антиоксидантной и ингибирующей активности липоксигеназы сои». Биоорганическая и медицинская химия . 17 (23): 8073–85. дои : 10.1016/j.bmc.2009.10.002 . ПМИД 19853459 .

[15] Шакья Р., Йе Дж., Ромменс К.М. (декабрь 2012 г.). «Измененный цвет листьев связан с повышенной активностью по удалению супероксида у трансгенных растений, продуцирующих ауреусидин» . Журнал биотехнологии растений . 10 (9): 1046–55. дои : 10.1111/j.1467-7652.2012.00732.x . ПМИД 22924954 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

v т и Другие оксидоредуктазы ( КФ 1,15–1,21)
1.15: Acting on superoxide as acceptor	Superoxide dismutase SOD1 SOD2 SOD3
1.16: Oxidizing metal ions	Ceruloplasmin (Methionine synthase) reductase
1.17: Acting on CH or CH2 groups	Xanthine oxidase Ribonucleotide reductase 4-Hydroxy-3-methylbut-2-enyl diphosphate reductase 7-Hydroxymethyl chlorophyll a reductase
1.18: Acting on iron–sulfur proteins as donors	Nitrogenase
1.19: Acting on reduced flavodoxin as donor	Nitrogenase (flavodoxin)
1.20: Acting on phosphorus or arsenic in donors	Glutaredoxin GLRX GLRX2 GLRX3 GLRX5
1.21: Acting on X-H and Y-H to form an X-Y bond	Isopenicillin N synthase Columbamine oxidase Reticuline oxidase Sulochrin oxidase (+)-bisdechlorogeodin-forming (-)-bisdechlorogeodin-forming Aureusidin synthase Tetrahydrocannabinolic acid synthase Cannabidiolic acid synthase Dichlorochromopyrrolate synthase

v т и Ферменты
Activity	Active site Binding site Catalytic triad Oxyanion hole Enzyme promiscuity Diffusion-limited enzyme Cofactor Enzyme catalysis
Regulation	Allosteric regulation Cooperativity Enzyme inhibitor Enzyme activator
Classification	EC number Enzyme superfamily Enzyme family List of enzymes
Kinetics	Enzyme kinetics Eadie–Hofstee diagram Hanes–Woolf plot Lineweaver–Burk plot Michaelis–Menten kinetics
Types	EC1 Oxidoreductases (list) EC2 Transferases (list) EC3 Hydrolases (list) EC4 Lyases (list) EC5 Isomerases (list) EC6 Ligases (list) EC7 Translocases (list)