Динофлагеллятлюцифераза

показывать Поиск
PMC	articles
PubMed	articles
NCBI	proteins

Динофлагеллятлюцифераза
Динофлагеллятлюцифераза
Идентификаторы
Номер ЕС.	1.13.12.18
Номер CAS.	303183-71-3
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

Динофлагеллятлюцифераза динофлагеллат ( EC 1.13.12.18 , Gonyaulax luciferase ) представляет собой специфическую люциферазу , фермент с систематическим названием -люциферин:кислород-132-оксидоредуктаза . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} ^{[ 6 ]}

динофлагеллята люциферин + O ₂

\rightleftharpoons

окисленный люциферин динофлагелляты + H ₂ O + hnu

Механизм реакции

EC-номер динофлагеллатлюциферазы составляет 1.13.12.18. Это число означает, что динофлагеллатлюцифераза представляет собой оксидоредуктазу, которая действует на одиночных доноров с включением молекулярного кислорода (оксигеназы), которые не обязательно происходят от O2, с включением одного атома кислорода (внутренние монооксигеназы или внутренние оксидазы со смешанными функциями). ^{[ 7 ]}

Структура

Люцифераза динофлагеллят представляет собой одиночный белок с тремя доменами люциферазы и N-концевым доменом. ^{[ 6 ]} Было показано, что три домена представляют собой кристаллическую структуру 1,8-А , которая содержит бета-цилиндра карманы , которые действуют как активные центры, причем каждому домену предшествует регуляторный пучок из трех спиралей . ^{[ 6 ]} Эти спиральные пучки содержат важные остатки гистидина, которые играют роль в регуляции pH активности динофлагеллятлюциферазы. ^{[ 6 ]} В частности, показано, что наличие N-концевых внутримолекулярно консервативных остатков гистидина ответственно за потерю активности фермента при высоком pH. ^{[ 8 ]} Протонирование этих остатков гистидина изменяет конформацию каждого домена, позволяя субстрату люциферину проникать в увеличенный карман. Это конформационное изменение должно произойти, чтобы обеспечить лиганду доступ и пространство для входа в активный сайт. ^{[ 6 ]} При pH 8 остатки гистидина остаются непротонированными, взаимодействуя с сетью водородных связей , которые блокируют доступ субстрата к активному центру. ^{[ 6 ]} Эту блокировку преодолевают протонированием остатков гистидина или экспериментальной заменой остатков гистидина остатками аланина . ^{[ 6 ]} На самом деле замена аланина не происходит спонтанно; однако этот экспериментальный результат дает дополнительные доказательства того, что более крупные остатки гистидина блокируют доступ к активному центру фермента. N-концевой домен консервативен между динофлагеллятлюциферазой и белками, связывающими люциферин. Эта область может быть местом, где белки, связывающие люциферин, взаимодействуют с люциферазой, позволяя лиганду , обычно люциферину, войти в активный центр. ^{[ 9 ]}

Условия реакции

Люцифераза динофлагеллят активна в слегка кислой среде, но в большинстве случаев требуется, чтобы белок, связывающий люциферин (LBP), отделился от субстрата люциферина динофлагеллят; однако LBP связывает люциферин в нейтральных и щелочных условиях. ^{[ 10 ]} Хотя основной механизм неизвестен, потенциалзависимые ионные каналы на сцинтиллонных мембранах открываются, позволяя притоку протонов проникать в органеллу, снижая pH в достаточной степени для активации динофлагеллятлюциферазы. ^{[ 11 ]} связанные с G-белком Рецепторы, , и ионы кальция также играют роль в стимуляции биолюминесценции. ^{[ 12 ]}

Приложения

Динофлагеллятлюцифераза обнаружена в биолюминесцентных динофлагеллятах, эукариотических протистах , обитающих в поверхностных водах океана. ^{[ 13 ]} Люцифераза динофлагеллят позволяет этим организмам излучать синий свет (максимум 475 нм) после стимуляции. ^{[ 14 ]} Предполагается, что излучаемый свет действует как защита от хищников или приманка для добычи. ^{[ 15 ]} Эти организмы используют сцинтиллоны — специализированные органеллы, которые выступают из цитоплазмы в кислую вакуоль для производства этого света. ^{[ 16 ]} Именно здесь содержится фермент динофлагеллатлюцифераза.

Ссылки

^ Данлэп Дж. К., Гастингс Дж. В. (октябрь 1981 г.). «Биологические часы в Гоньяулаксе контролируют активность люциферазы, регулируя оборот» . Журнал биологической химии . 256 (20): 10509–18. дои : 10.1016/S0021-9258(19)68651-5 . ПМИД 7197271 .
^ Морс Д., Паппенхаймер А.М., Гастингс Дж.В. (июль 1989 г.). «Роль люциферин-связывающего белка в циркадной биолюминесцентной реакции Gonyulax polyedra» . Журнал биологической химии . 264 (20): 11822–6. дои : 10.1016/S0021-9258(18)80139-9 . ПМИД 2745419 .
^ Бэ Ю.М., Гастингс Дж.В. (октябрь 1994 г.). «Клонирование, секвенирование и экспрессия ДНК динофлагеллятлюциферазы морской водоросли Gonyaulax polyedra». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Структура и экспрессия генов . 1219 (2): 449–56. дои : 10.1016/0167-4781(94)90071-x . ПМИД 7918642 .
^ Ли Л (2000). «Гониаулакс-люцифераза: структура гена, экспрессия белка и очистка из рекомбинантных источников». Часть C. Биолюминесценция и хемилюминесценция . Методы энзимологии. Том. 305. стр. 249–58. дои : 10.1016/s0076-6879(00)05492-6 . ISBN 9780121822064 . ПМИД 10812605 .
^ Морс Д., Миттаг М. (2000). «Динофлагеллятный люциферинсвязывающий белок». Часть C. Биолюминесценция и хемилюминесценция . Методы энзимологии. Том. 305. стр. 258–76. дои : 10.1016/s0076-6879(00)05493-8 . ISBN 9780121822064 . ПМИД 10812606 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Шульц Л.В., Лю Л., Цегельски М., Гастингс Дж.В. (февраль 2005 г.). «Кристаллическая структура рН-регулируемой люциферазы, катализирующей биолюминесцентное окисление открытого тетрапиррола» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 102 (5): 1378–83. Бибкод : 2005PNAS..102.1378S . дои : 10.1073/pnas.0409335102 . ПМК 547824 . ПМИД 15665092 .
^ Эмбл-Эби. (без даты). Интенц. Интенц - Правила классификации ферментов. Получено 9 октября 2021 г. с https://www.ebi.ac.uk/intenz/rules.jsp#scheme1 .
^ Ли, Л., Лю, Л., Хонг, Р., Робертсон, Д., и Гастингс, JW (2001). N-концевые внутримолекулярно консервативные остатки гистидина трех доменов люциферазы Gonyulax ответственны за потерю активности в щелочной области. Биохимия, 40 (6), 1844–1849. https://doi.org/10.1021/bi002094v
^ Окамото ОК, Лю Л., Робертсон Д.Л., Гастингс Дж.В. (декабрь 2001 г.). «Члены семейства генов динофлагеллятлюциферазы различаются по синонимичным уровням замен». Биохимия. 40 (51): 15862–68. CiteSeerX 10.1.1.494.3563. doi:10.1021/bi011651q. ПМИД 11747464.
^ Фогель М., Шмиттер Р.Э., Гастингс Дж.В. О физической принадлежности сцинтиллонов: биолюминесцентные частицы в Gonyulax polyedra. J Cell Sci. Июль 1972 г.; 11 (1): 305-17. ПМИД 4341991.
^ Чен, А.К., Латц, М.И., Соболевски, П., и Франгос, Дж.А. (2007). Доказательства роли G-белков в потоковой стимуляции биолюминесценции динофлагеллят. Американский журнал физиологии. Регуляторная, интегративная и сравнительная физиология, 292(5), R2020–R2027. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00649.2006
^ фон Дассов, П., и Латц, Мичиган (2002). Роль Ca(2+) в стимулированной биолюминесценции динофлагелляты Lingulodinium polyedrum. Журнал экспериментальной биологии, 205 (Pt 19), 2971–2986.
^ Тетт, П. (1971). Связь динофлагеллят с биолюминесценцией морской воды. Журнал Ассоциации морской биологии Соединенного Королевства, 51 (1), 183–206. doi:10.1017/S002531540000655X
^ Накамура Х., Киши Ю., Шимомура О., Морс Д. и Гастингс Дж.В. (1989). Структура люциферина динофлагеллят и продуктов его ферментативного и неферментативного окисления воздухом. Журнал Американского химического общества, 111 (19), 7607–7611. https://doi.org/10.1021/ja00201a050
^ Марсинко, CLJ, Художник, SC, Мартин, AP, и Аллен, JT (2013). Обзор измерения и моделирования биолюминесценции динофлагеллят. Прогресс в океанографии, 109, 117–129. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2012.10.008
^ Валиади, М., и Иглесиас-Родригес, Д. (2013). Понимание биолюминесценции динофлагеллят: как далеко мы продвинулись? Микроорганизмы, 1(1), 3–25. https://doi.org/10.3390/microorganisms1010003

Внешние ссылки

Динофлагеллат + люцифераза Национальной медицинской библиотеки США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)

[1] Данлэп Дж. К., Гастингс Дж. В. (октябрь 1981 г.). «Биологические часы в Гоньяулаксе контролируют активность люциферазы, регулируя оборот» . Журнал биологической химии . 256 (20): 10509–18. дои : 10.1016/S0021-9258(19)68651-5 . ПМИД 7197271 .

[2] Морс Д., Паппенхаймер А.М., Гастингс Дж.В. (июль 1989 г.). «Роль люциферин-связывающего белка в циркадной биолюминесцентной реакции Gonyulax polyedra» . Журнал биологической химии . 264 (20): 11822–6. дои : 10.1016/S0021-9258(18)80139-9 . ПМИД 2745419 .

[3] Бэ Ю.М., Гастингс Дж.В. (октябрь 1994 г.). «Клонирование, секвенирование и экспрессия ДНК динофлагеллятлюциферазы морской водоросли Gonyaulax polyedra». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Структура и экспрессия генов . 1219 (2): 449–56. дои : 10.1016/0167-4781(94)90071-x . ПМИД 7918642 .

[4] Ли Л (2000). «Гониаулакс-люцифераза: структура гена, экспрессия белка и очистка из рекомбинантных источников». Часть C. Биолюминесценция и хемилюминесценция . Методы энзимологии. Том. 305. стр. 249–58. дои : 10.1016/s0076-6879(00)05492-6 . ISBN 9780121822064 . ПМИД 10812605 .

[5] Морс Д., Миттаг М. (2000). «Динофлагеллятный люциферинсвязывающий белок». Часть C. Биолюминесценция и хемилюминесценция . Методы энзимологии. Том. 305. стр. 258–76. дои : 10.1016/s0076-6879(00)05493-8 . ISBN 9780121822064 . ПМИД 10812606 .

[foo-6] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Шульц Л.В., Лю Л., Цегельски М., Гастингс Дж.В. (февраль 2005 г.). «Кристаллическая структура рН-регулируемой люциферазы, катализирующей биолюминесцентное окисление открытого тетрапиррола» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 102 (5): 1378–83. Бибкод : 2005PNAS..102.1378S . дои : 10.1073/pnas.0409335102 . ПМК 547824 . ПМИД 15665092 .

[7] Эмбл-Эби. (без даты). Интенц. Интенц - Правила классификации ферментов. Получено 9 октября 2021 г. с https://www.ebi.ac.uk/intenz/rules.jsp#scheme1 .

[his-8] Ли, Л., Лю, Л., Хонг, Р., Робертсон, Д., и Гастингс, JW (2001). N-концевые внутримолекулярно консервативные остатки гистидина трех доменов люциферазы Gonyulax ответственны за потерю активности в щелочной области. Биохимия, 40 (6), 1844–1849. https://doi.org/10.1021/bi002094v

[9] Окамото ОК, Лю Л., Робертсон Д.Л., Гастингс Дж.В. (декабрь 2001 г.). «Члены семейства генов динофлагеллятлюциферазы различаются по синонимичным уровням замен». Биохимия. 40 (51): 15862–68. CiteSeerX 10.1.1.494.3563. doi:10.1021/bi011651q. ПМИД 11747464.

[10] Фогель М., Шмиттер Р.Э., Гастингс Дж.В. О физической принадлежности сцинтиллонов: биолюминесцентные частицы в Gonyulax polyedra. J Cell Sci. Июль 1972 г.; 11 (1): 305-17. ПМИД 4341991.

[11] Чен, А.К., Латц, М.И., Соболевски, П., и Франгос, Дж.А. (2007). Доказательства роли G-белков в потоковой стимуляции биолюминесценции динофлагеллят. Американский журнал физиологии. Регуляторная, интегративная и сравнительная физиология, 292(5), R2020–R2027. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00649.2006

[12] фон Дассов, П., и Латц, Мичиган (2002). Роль Ca(2+) в стимулированной биолюминесценции динофлагелляты Lingulodinium polyedrum. Журнал экспериментальной биологии, 205 (Pt 19), 2971–2986.

[13] Тетт, П. (1971). Связь динофлагеллят с биолюминесценцией морской воды. Журнал Ассоциации морской биологии Соединенного Королевства, 51 (1), 183–206. doi:10.1017/S002531540000655X

[14] Накамура Х., Киши Ю., Шимомура О., Морс Д. и Гастингс Дж.В. (1989). Структура люциферина динофлагеллят и продуктов его ферментативного и неферментативного окисления воздухом. Журнал Американского химического общества, 111 (19), 7607–7611. https://doi.org/10.1021/ja00201a050

[15] Марсинко, CLJ, Художник, SC, Мартин, AP, и Аллен, JT (2013). Обзор измерения и моделирования биолюминесценции динофлагеллят. Прогресс в океанографии, 109, 117–129. https://doi.org/10.1016/j.pocean.2012.10.008

[16] Валиади, М., и Иглесиас-Родригес, Д. (2013). Понимание биолюминесценции динофлагеллят: как далеко мы продвинулись? Микроорганизмы, 1(1), 3–25. https://doi.org/10.3390/microorganisms1010003

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

v т и Оксидоредуктазы : монооксигеназы ( EC 1.13)
1.13.11: two atoms of oxygen	lipoxygenase: Arachidonate 5-lipoxygenase Arachidonate 12-lipoxygenase/ALOX12 Arachidonate 8-lipoxygenase Arachidonate 15-lipoxygenase/ALOX15 Linoleate 11-lipoxygenase other dioxygenase: Catechol dioxygenase Homogentisate 1,2-dioxygenase Cysteine dioxygenase 4-Hydroxyphenylpyruvate dioxygenase Indoleamine 2,3-dioxygenase Chlorite dismutase
1.13.12: one atom of oxygen	Firefly luciferase
1.13.99: other	Inositol oxygenase

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)