Глюкозамин-фосфат N-ацетилтрансфераза

показывать Поиск
PMC	articles
PubMed	articles
NCBI	proteins

Глюкозамин 6-фосфат N-ацетилтрансфераза
Глюкозамин 6-фосфат N-ацетилтрансфераза
	Глюкозамин 6-фосфат N-ацетилтрансфераза 1, гомодимер, человек
Идентификаторы
ЕС №.	2.3.1.4
CAS №.	9031-91-8
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
Джин Онтология	Друг / Quickgo
PMC
показывать Поиск
PMC	articles
PubMed	articles
NCBI	proteins

При фермете , глюкозамин-фосфат N-ацетилтрансфераза (GNA) ( 2.3.1.4 ) представляет собой фермент который катализирует перенос ацетильной группы из -CoA первично ацетил EC к -ацетил-D-глюкозамин-6-фосфат . ^{[ 1 ]}

Этот фермент принадлежит к семейству трансфераз , группе ферментов, которая переносит очень специфическую функциональную группу, в данном случае ацетил, от донора в рецептор. В частности, этот фермент можно охарактеризовать как часть семейства ацилтрансфераз , поскольку он включает перенос общей ацильной группы с метилом в качестве заместителя.

Номенклатура

Систематическим названием этого класса ферментов является ацетил-КоА: D-глюкозамин-6-фосфат N-ацетилтрансфераза. Другие названия в общем использовании включают фосфоглюкозамин-трансацетилазу, фосфоглукозамин ацетилазу, глюкозамин-6-фосфат ацетилазу, D-глюкозамин-6-P N-ацетилтрансферазу, ацинодезоксисфосфосфат-ацетилтрансфера, гликоза ацетилазо-ацетилазосфона -ацетилглюкозамин -6-фосфатная синтаза, фосфоглукозамин N-ацетилаза, глюкозамин-фосфат N-ацетилтрансфераза и глюкозамин-6-фосфат N-ацетилтрансфераза.

Функция

Этот фермент является частью пути биосинтеза гексозамина ^{[ 2 ]} (HBP), который является одним из путей обработки глюкозы в общем метаболизме. Этот путь разделяет два начальных шага с гликолизом и расходится лишь небольшой части потока глюкозы от этого более традиционного гликолитического пути. Следовательно, он предпочитается, когда существует отрицательная регуляция обратной связи по гликолизу, как в случае большого количества свободных жирных кислот . Конечным продуктом этого пути является UDP-N-ацетилглюкозамин , который участвует в модификации сложных молекул, таких как гликолипиды , протеогликаны ^{[ 3 ]} и гликопротеины . Этот конечный продукт действует как носитель N-ацетилглюкозамина , который является мономерной единицей хитина, ^{[ 4 ]} раковины ракообразных и насекомых , а также клеточную стенку грибов Структурный полимер, который сочетает в себе . Кроме того, N-ацетилглюкозамин также является единицей пептидогликанового полимера, который сочетает в себе бактерий клеточную стенку ^{[ 5 ]} наряду с N-ацетилмурамным дисахаридом.

Более конкретно, фермент GNA катализирует четвертую стадию пути HBP у эукариот , способствуя переносу углерода из ацетил-КоА к другому субстрату, D-глюкозамин-6-фосфату , который, наконец, даст UDP-N-ацетилглукозамин . Это небольшая, но важная химическая стадия, которая имеет решающее значение для свойств подпродуктов этого метаболического пути. Ацетилирование ацетилглюкозамином проводится до самого конечного продукта гексаминового пути, и очень характерно для полимеров, образованных с N- . Например, он является одним из основных различий в молекулярной структуре хитина и целлюлозы , ^{[ 7 ]} и объясняет многие физические и химические свойства этих полимеров. Например, в случае хитина вычислительные исследования показали, что ацилирование способствует образованию водородных связей , которые стабилизируют кристаллическую структуру этого полимера, обеспечивая большую устойчивость к разрушению. ^{[ 8 ]}

Тем не менее, в прокариотическом метаболизме путь биосинтеза гексозамина следует за другой стадией реакции, на котором другой фермент действует на одни и те же характерные субстраты ^{[ 6 ]} (Рисунок 1). В прокариотах перенос фосфата от 6-углерода к 1-углероду происходит перед ацилированием, так что субстратом реакции углерода является глюкозамин-1-фосфатом, а не D-глюкозамин-6-фосфатом. На этот раз фермент, ответственный за ацетилирование, является бифункциональный белок Glmu (N-ацетилглюкозамин-1-фосфат уридилтрансфераза), ^{[ 9 ]} Это также катализирует добавление UDP в фосфатную группу на N-ацетил-D-глюкозамин-1-фосфат.

У людей глюкозамин-фосфат N-ацетилтрансфераза представляет собой димер с двумя идентичными субъединицами , ^{[ 10 ]} и кодируется в геном gnpnat ^{[ 11 ]} (Символ HGNC). Более конкретно, фермент сильно экспрессируется в тканях печени , желудка и желудочно -кишечного тракта, а внутри клетки он расположен в эндосомах и в аппарате Гольджи (путем ручной аннотации). ^{[ 11 ]}

Механизм

Молекулярная структура реакции, катализируемая GNA, показана ниже, с переносимой ацетильной группой синим.

Общий механизм реакции, постулируемый для ацетилирования белка N-энда (вдохновленного механизмом ацетилирования лизина) с помощью ацетил-КоА включает нуклеофильную атаку аминогрузки (в данном случае от D-глюкозамина-6-фосфата) на терминальный карбонил в углероде Передача, что приводит к образованию углеродного тетраэдрического промежуточного соединения. ^{[ 13 ]} Реакция продолжается с восстановлением карбонила , удаляя COA в качестве уходной группы, так что теперь ацетильная группа подключена к аминогруппе в другом субстрате.

В частности, для этих катализаторов N-ацетилтрансферазы, исследования с ферментом S. cerevisiae GNA показали, что некоторые специфические аминокислоты способствуют связыванию субстрата, повышенной нуклеофильности аминогрузки и, наконец, катализом, который подтверждает постулируемый механизм, описанный выше. ^{[ 14 ]} Glu98, ASP99 и ILE100 поляризуют карбонильную связь в ацетил-КоА , увеличивая углеродную электрофильность , а также стабилизируя тетраэдрическое промежуточное здание углерода. Tyr143 отвечает за стабилизацию тиолатного аниона, в пользу S-COA в качестве уходной группы из тетраэдрического углерода. Наконец, ASP134 повышает нуклеофильность аминогрузки в D -глюкозамид-6-фосфате за счет пожертвований электронной плотности на атом азота . В другом организме, C. albicans , было обнаружено, что аналогичный набор аминокислот необходим для каталитической активности, ^{[ 15 ]} соответственно система GLU88-ASP-89-ILE90, ASP125 и TYR133.

Структура

В конце 2019 года 13 структур для этого класса ферментов были решены к PDB , с кодами доступа 1I12 ( Saccharomyces cerevisiae ), 1i1d ( Saccharomyces cerevisiae 1i21 ( Saccharomyces cerevisiae ) 2huz ( sapien , ) , homo Sapiens ), 4AG7 ( Caenorhabditis elegans ), среди других.

На рисунке 3 показана предложенная кристаллическая структура GNA у людей , ^{[ 17 ]} с каждой каталитической субъединицей в другом цвете. Ацетил -КоА, ограниченный ферментом, показан в светло-розовом, а продукт, все еще связанный с каталитическим сайтом, показан в фиолетовом виде. Передаваемая ацетильная группа в N-ацетил-D-глюкозамин-6-фосфатном произведении в фиолетовом виде показана желтым. Эта предложенная трехмерная структура белка показывает , что специфические части субстратов, участвующих в этой реакции - терминальный конец линейной части ацетил -КоА и азота , прикрепленной к глюкозаминовому кольцу - находятся в большой близости.

Ссылки

^ Kato N, Mueller CR, Wessely V, Lan Q, Christensen BM (июнь 2005 г.). «Москит глюкозамин-6-фосфат N-ацетилтрансфераза: кДНК, структура генов и кинетика фермента». Биохимия насекомых и молекулярная биология . 35 (6): 637–46. doi : 10.1016/j.ibmb.2005.02.005 . PMID 15857769 .
^ Schwarzer M, Doenst T (2016). Руководство ученых по метаболизму сердца . Академическая пресса. С. 39–55. ISBN 9780128023945 .
^ Ким Й.Х., Накаяма Т., Наяк Дж. (Январь 2018 г.). «Гликолиз и биосинтетический путь гексозамина в качестве новых целей для воспаления верхних и нижних дыхательных путей» . Исследования аллергии, астмы и иммунологии . 10 (1): 6–11. doi : 10.4168/aair.2018.10.1.6 . PMC 5705485 . PMID 29178672 .
^ Коэн (октябрь 2001 г.). «Синтез и ингибирование хитина: повторное посещение». Наука по борьбе с вредителями . 57 (10): 946–50. doi : 10.1002/ps.363 . PMID 11695188 .
^ Meroueh SO, Bencze KZ, Hesek D, Lee M, Fisher JF, Stemmler TL, Mobashery S (март 2006 г.). «Трехмерная структура пептидогликана бактериальной клеточной стенки» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (12): 4404–9. Bibcode : 2006pnas..103.4404M . doi : 10.1073/pnas.0510182103 . PMC 1450184 . PMID 16537437 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Риглер Х., Хертер Т., Гришковская И., Луде А., Рингаджлло М., Болгер М.Е., Эссигман Б., Усадель Б (апрель 2012 г.). «Кристаллическая структура и функциональная характеристика глюкозамин-6-фосфатной N-ацетилтрансферазы из Arabidopsis thaliana». Биохимический журнал . 443 (2): 427–37. doi : 10.1042/bj20112071 . PMID 22329777 .
^ «Рис. 1 Химическая структура целлюлозы и хитина» . Researchgate . Получено 2019-03-15 .
^ Cui J, Yu Z, Lau D (январь 2016 г.). «Влияние ацетильной группы на механические свойства нанокристалла хитина/хитозана: исследование молекулярной динамики» . Международный журнал молекулярных наук . 17 (1): 61. doi : 10.3390/ijms17010061 . PMC 4730306 . PMID 26742033 .
^ Vithani N, Bais V, Prakash B (июнь 2014 г.). «Glmu (N-ацетилглюкозамин-1-фосфат уридилтрансфераза) связана с тремя ионами магния и АТФ в активном сайте» . Acta Crystallographica Раздел f . 70 (Pt 6): 703–8. doi : 10.1107/s2053230x14008279 . PMC 4051520 . PMID 24915076 .
^ Wang J, Liu X, Liang YH, Li LF, Su XD (сентябрь 2008 г.). «Связывание акцепторного субстрата, выявленное кристаллической структурой глюкозамин-6-фосфата N-ацетилтрансферазы 1». Письма Febs . 582 (20): 2973–8. doi : 10.1016/j.febslet.2008.07.040 . PMID 18675810 . S2CID 5131540 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} «GNPNAT1 - глюкозамин 6 -фосфат N -ацетилтрансфераза - homo sapiens (человек) - ген и белок Gnpnat1» . www.uniprot.org . Получено 2019-03-15 .
^ «Flybase-глюкозамин 6-фосфатная N-ацетилтрансфераза» .
^ Lim S, Smith KR, Lim St, Tian R, Lu J, Tan M (2016-04-14). «Регуляция митохондриальных функций с помощью фосфорилирования и дефосфорилирования белка» . Клеточная и биологическая наука . 6 : 25. DOI : 10.1186/S13578-016-0089-3 . PMC 4832502 . PMID 27087918 .
^ Мио Т, Ямада-Окабе Т., Арисава М., Ямада-Окабе Х (январь 1999 г.). «Saccharomyces cerevisiae gna1, необходимый ген, кодирующий новую ацетилтрансферазу, участвующую в синтезе UDP-N-ацетилглюкозамина» . Журнал биологической химии . 274 (1): 424–9. doi : 10.1074/jbc.274.1.424 . PMID 9867860 .
^ Милевский С., Габриэль I, Олчови Дж (январь 2006 г.). «Ферменты биосинтеза UDP-GLCNAC у дрожжей» . Дрожжи . 23 (1): 1–14. doi : 10.1002/да.1337 . PMID 16408321 . S2CID 39940329 .
^ PDB : 2O28 ; Плотников А.Н., Бохкарев А., Эдвардс А.М., Эрроусмит Ч., Санстрем М., Вейгельт Дж. И др. «Кристаллическая структура глюкозамин-фосфата N-ацетилтрансферазы 1» . Всемирный банк данных белка . doi : 10.2210/pdb2o28/pdb .
^ Peneff C, Mengin-Lecreulx D, Bourne Y (май 2001). «Кристаллические структуры апо и комплексных Saccharomyces cerevisiae GNA1 проливают свет на каталитический механизм амино-сахарной N-ацетилтрансферазы» . Журнал биологической химии . 276 (19): 16328–34. doi : 10.1074/jbc.m009988200 . PMID 11278591 .

[1] Kato N, Mueller CR, Wessely V, Lan Q, Christensen BM (июнь 2005 г.). «Москит глюкозамин-6-фосфат N-ацетилтрансфераза: кДНК, структура генов и кинетика фермента». Биохимия насекомых и молекулярная биология . 35 (6): 637–46. doi : 10.1016/j.ibmb.2005.02.005 . PMID 15857769 .

[2] Schwarzer M, Doenst T (2016). Руководство ученых по метаболизму сердца . Академическая пресса. С. 39–55. ISBN 9780128023945 .

[pmid29178672-3] Ким Й.Х., Накаяма Т., Наяк Дж. (Январь 2018 г.). «Гликолиз и биосинтетический путь гексозамина в качестве новых целей для воспаления верхних и нижних дыхательных путей» . Исследования аллергии, астмы и иммунологии . 10 (1): 6–11. doi : 10.4168/aair.2018.10.1.6 . PMC 5705485 . PMID 29178672 .

[4] Коэн (октябрь 2001 г.). «Синтез и ингибирование хитина: повторное посещение». Наука по борьбе с вредителями . 57 (10): 946–50. doi : 10.1002/ps.363 . PMID 11695188 .

[5] Meroueh SO, Bencze KZ, Hesek D, Lee M, Fisher JF, Stemmler TL, Mobashery S (март 2006 г.). «Трехмерная структура пептидогликана бактериальной клеточной стенки» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 103 (12): 4404–9. Bibcode : 2006pnas..103.4404M . doi : 10.1073/pnas.0510182103 . PMC 1450184 . PMID 16537437 .

[ReferenceA-6] Jump up to: ^а ^{беременный} Риглер Х., Хертер Т., Гришковская И., Луде А., Рингаджлло М., Болгер М.Е., Эссигман Б., Усадель Б (апрель 2012 г.). «Кристаллическая структура и функциональная характеристика глюкозамин-6-фосфатной N-ацетилтрансферазы из Arabidopsis thaliana». Биохимический журнал . 443 (2): 427–37. doi : 10.1042/bj20112071 . PMID 22329777 .

[7] «Рис. 1 Химическая структура целлюлозы и хитина» . Researchgate . Получено 2019-03-15 .

[8] Cui J, Yu Z, Lau D (январь 2016 г.). «Влияние ацетильной группы на механические свойства нанокристалла хитина/хитозана: исследование молекулярной динамики» . Международный журнал молекулярных наук . 17 (1): 61. doi : 10.3390/ijms17010061 . PMC 4730306 . PMID 26742033 .

[:02-9] Vithani N, Bais V, Prakash B (июнь 2014 г.). «Glmu (N-ацетилглюкозамин-1-фосфат уридилтрансфераза) связана с тремя ионами магния и АТФ в активном сайте» . Acta Crystallographica Раздел f . 70 (Pt 6): 703–8. doi : 10.1107/s2053230x14008279 . PMC 4051520 . PMID 24915076 .

[10] Wang J, Liu X, Liang YH, Li LF, Su XD (сентябрь 2008 г.). «Связывание акцепторного субстрата, выявленное кристаллической структурой глюкозамин-6-фосфата N-ацетилтрансферазы 1». Письма Febs . 582 (20): 2973–8. doi : 10.1016/j.febslet.2008.07.040 . PMID 18675810 . S2CID 5131540 .

[:0-11] Jump up to: ^а ^{беременный} «GNPNAT1 - глюкозамин 6 -фосфат N -ацетилтрансфераза - homo sapiens (человек) - ген и белок Gnpnat1» . www.uniprot.org . Получено 2019-03-15 .

[12] «Flybase-глюкозамин 6-фосфатная N-ацетилтрансфераза» .

[13] Lim S, Smith KR, Lim St, Tian R, Lu J, Tan M (2016-04-14). «Регуляция митохондриальных функций с помощью фосфорилирования и дефосфорилирования белка» . Клеточная и биологическая наука . 6 : 25. DOI : 10.1186/S13578-016-0089-3 . PMC 4832502 . PMID 27087918 .

[14] Мио Т, Ямада-Окабе Т., Арисава М., Ямада-Окабе Х (январь 1999 г.). «Saccharomyces cerevisiae gna1, необходимый ген, кодирующий новую ацетилтрансферазу, участвующую в синтезе UDP-N-ацетилглюкозамина» . Журнал биологической химии . 274 (1): 424–9. doi : 10.1074/jbc.274.1.424 . PMID 9867860 .

[15] Милевский С., Габриэль I, Олчови Дж (январь 2006 г.). «Ферменты биосинтеза UDP-GLCNAC у дрожжей» . Дрожжи . 23 (1): 1–14. doi : 10.1002/да.1337 . PMID 16408321 . S2CID 39940329 .

[16] PDB : 2O28 ; Плотников А.Н., Бохкарев А., Эдвардс А.М., Эрроусмит Ч., Санстрем М., Вейгельт Дж. И др. «Кристаллическая структура глюкозамин-фосфата N-ацетилтрансферазы 1» . Всемирный банк данных белка . doi : 10.2210/pdb2o28/pdb .

[17] Peneff C, Mengin-Lecreulx D, Bourne Y (май 2001). «Кристаллические структуры апо и комплексных Saccharomyces cerevisiae GNA1 проливают свет на каталитический механизм амино-сахарной N-ацетилтрансферазы» . Журнал биологической химии . 276 (19): 16328–34. doi : 10.1074/jbc.m009988200 . PMID 11278591 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

v Т и Трансферы : ацилтрансферазы ( EC 2.3)
2.3.1: other than amino-acyl groups	acetyltransferases: Acetyl-Coenzyme A acetyltransferase N-Acetylglutamate synthase Choline acetyltransferase Dihydrolipoyl transacetylase Acetyl-CoA C-acyltransferase Beta-galactoside transacetylase Chloramphenicol acetyltransferase N-acetyltransferase Serotonin N-acetyl transferase HGSNAT ARD1A Histone acetyltransferase P300/CBP NAT2 palmitoyltransferases: Carnitine O-palmitoyltransferase CPT1 CPT2 Serine C-palmitoyltransferase SPTLC1 SPTLC2 other: Acyltransferase like 2 Aminolevulinic acid synthase Beta-ketoacyl-ACP synthase Glyceronephosphate O-acyltransferase Lecithin—cholesterol acyltransferase Glycerol-3-phosphate O-acyltransferase 1-acylglycerol-3-phosphate O-acyltransferase 2-acylglycerol-3-phosphate O-acyltransferase ABHD5
2.3.2: Aminoacyltransferases	Gamma-glutamyl transpeptidase Peptidyl transferase Transglutaminase Tissue transglutaminase Keratinocyte transglutaminase Factor XIII
2.3.3: converted into alkyl on transfer	Citrate synthase Decylcitrate synthase Citrate (Re)-synthase Decylhomocitrate synthase 2-methylcitrate synthase 2-ethylmalate synthase 3-ethylmalate synthase ATP citrate lyase Malate synthase HMG-CoA synthase HMGCS2 2-hydroxyglutarate synthase 3-propylmalate synthase 2-isopropylmalate synthase Homocitrate synthase Sulfoacetaldehyde acetyltransferase

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)