Цитратсинтаза
| CS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Идентификаторы | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Псевдонимы | CS , цитратсинтаза | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Внешние идентификаторы | Опустить : 118950 ; МГИ : 88529 ; Гомологен : 56073 ; Генные карты : CS ; ОМА : CS – ортологи | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Викиданные | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Цитратсинтаза ( EC 2.3.3.1 (ранее 4.1.3.7)) — это фермент , который существует почти во всех живых клетках. Он действует как стимулирующий фермент на первом этапе цикла лимонной кислоты (или цикла Кребса ). [5] Цитратсинтаза расположена внутри эукариотических клеток в митохондриальном матриксе , но кодируется ядерной ДНК , а не митохондриальной. Он синтезируется с помощью цитоплазматических рибосом , затем транспортируется в митохондриальный матрикс.
Цитратсинтаза обычно используется в качестве количественного ферментного маркера присутствия интактных митохондрий . Максимальная активность цитратсинтазы свидетельствует о митохондриальном составе скелетных мышц. [6] Максимальную активность можно повысить с помощью тренировок на выносливость или высокоинтенсивных интервальных тренировок . [6] но максимальная активность еще больше увеличивается при высокоинтенсивных интервальных тренировках. [7]
Цитратсинтаза катализирует реакцию конденсации двухуглеродного ацетатного остатка ацетилкофермента А и молекулы четырехуглеродного оксалоацетата с образованием шестиуглеродного цитрата : [5]
- ацетил-КоА + оксалоацетат + H 2 O → цитрат + КоА-SH
Оксалоацетат регенерируется после завершения одного цикла цикла Кребса.
Оксалоацетат является первым субстратом, связывающимся с ферментом. Это заставляет фермент изменить свою конформацию и создает сайт связывания ацетил-КоА. Только когда этот цитрил-КоА образуется, другое конформационное изменение вызовет гидролиз тиоэфира и высвобождение кофермента А. Это гарантирует, что энергия, выделяемая при расщеплении тиоэфирной связи, будет стимулировать конденсацию.
Структура [ править ]
Активный сайт цитратсинтазы (закрытая форма)
437 аминокислотных остатков цитратсинтазы организованы в две основные субъединицы, каждая из которых состоит из 20 альфа-спиралей. цитратсинтазы Эти альфа-спирали составляют примерно 75% третичной структуры , в то время как остальные остатки в основном составляют нерегулярные расширения структуры, за исключением одного бета-листа из 13 остатков. Между этими двумя субъединицами существует единственная щель, содержащая активный сайт. В нем можно обнаружить два сайта связывания: один зарезервирован для цитрата или оксалоацетата, а другой — для кофермента А. Активный сайт содержит три ключевых остатка: His274, His320 и Asp375, которые высокоизбирательны во взаимодействии с субстратами. [8] На соседних изображениях показана третичная структура цитратсинтазы в открытой и закрытой форме. Фермент меняется с открытого на закрытый при добавлении одного из его субстратов (например, оксалоацетата). [9]
Функция [ править ]
| Цитрат (Si)-синтаза | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Номер ЕС. | 2.3.3.1 | ||
| Номер CAS. | 9027-96-7 | ||
| 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 | ||
| Генная онтология | АмиГО / QuickGO | ||
| |||
Механизм [ править ]
Цитратсинтаза имеет три ключевые аминокислоты в своем активном центре (известные как каталитическая триада ), которые катализируют превращение ацетил-КоА [H 3 CC(=O)-SCoA] и оксалоацетата . − О 2 ССН 2 С(=О)СО 2 − ] в цитрат [ − O 2 CCH 2 C(OH)(CO 2 − )CH 2 CO 2 − ] и H-SCoA в реакции альдольной конденсации . Говорят, что цитратный продукт является прохиральным. [10] Это преобразование начинается с того, что отрицательно заряженный атом кислорода карбоксилатной боковой цепи Asp-375 депротонирует альфа-атом углерода ацетил-КоА с образованием енолят-аниона, который, в свою очередь, нейтрализуется протонированием His-274 с образованием енольного промежуточного соединения [H 2 C=C( OH)-SCoA]. В этот момент неподеленная эпсилон-пара электронов азота на His-274, образовавшаяся на последнем этапе, отрывает протон гидроксиленола, образуя енолят-анион, который инициирует нуклеофильную атаку на карбонильный углерод оксалоацетата. − О 2 ССН 2 С(=О)СО 2 − ] которые, в свою очередь, депротонируют эпсилон-атом азота His-320. Это нуклеофильное присоединение приводит к образованию цитроил-КоА. − О 2 ССН 2 СН(СО 2 − )CH 2 C(=O)-SCoA]. В этот момент молекула воды депротонируется эпсилон-атомом азота His-320 и гидролиз начинается . Одна из неподеленных пар кислорода нуклеофильно атакует карбонильный углерод цитроил-КоА. Это образует тетраэдрический промежуточный продукт и приводит к выбросу -SCoA по мере реформирования карбонила. -SCoA протонируется с образованием HSCoA. Наконец, гидроксил, добавленный к карбонилу на предыдущем этапе, депротонируется и цитратируется. − O 2 CCH 2 C(OH)(CO 2 − )CH 2 CO 2 − ] формируется. [11]
Ингибирование [ править ]
Фермент ингибируется высокими соотношениями АТФ : АДФ и НАДН : НАД , поскольку высокие концентрации АТФ и НАДН показывают, что энергетический запас клетки высок. Он также ингибируется сукцинил-КоА и пропионил-КоА, которые напоминают ацетил-КоА и действуют как конкурентный ингибитор ацетил-КоА и неконкурентный ингибитор оксалоацетата. [12] Цитрат ингибирует реакцию и является примером ингибирования продукта.Ингибирование цитратсинтазы аналогами ацетил-КоА также хорошо документировано и использовалось для доказательства существования единственного активного центра. Эти эксперименты показали, что этот единственный сайт чередуется между двумя формами, которые участвуют в активности лигазы и гидролазы соответственно. [9] Этот белок может использовать морфеиновую модель аллостерической регуляции . [13]
Ссылки [ править ]
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с GRCh38: Версия Ensembl 89: ENSG00000062485 – Ensembl , май 2017 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000005683 – Ensembl , май 2017 г.
- ^ «Ссылка на Human PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
- ^ «Ссылка на Mouse PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Виганд Дж., Ремингтон С.Дж. (1986). «Цитратсинтаза: структура, контроль и механизм». Ежегодный обзор биофизики и биофизической химии . 15 : 97–117. дои : 10.1146/annurev.bb.15.060186.000525 . ПМИД 3013232 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Гиллен Дж.Б., Мартин Б.Дж., Макиннис М.Дж., Скелли Л.Е., Тарнопольски М.А., Гибала М.Дж. (2016). «Двенадцать недель спринтерских интервальных тренировок улучшают показатели кардиометаболического здоровья аналогично традиционным тренировкам на выносливость, несмотря на пятикратное снижение объема упражнений и затрат времени» . ПЛОС Один . 11 (4): e0154075. Бибкод : 2016PLoSO..1154075G . дои : 10.1371/journal.pone.0154075 . ПМЦ 4846072 . ПМИД 27115137 .
- ^ Макиннис М.Дж., Захаревич Э., Мартин Б.Дж., Хайкалис М.Е., Скелли Л.Е., Тарнопольский М.А., Мерфи Р.М., Гибала М.Дж. (2017). «Превосходная адаптация митохондрий в скелетных мышцах человека после интервала по сравнению с непрерывной ездой на одной ноге, соответствующей общей нагрузке» . Журнал физиологии . 595 (9): 2955–2968. дои : 10.1113/JP272570 . ПМК 5407978 . ПМИД 27396440 .
- ^ Гудселл DS (1 сентября 2007 г.). «Цитратсинтаза». Молекула месяца . Банк данных белков RCSB. дои : 10.2210/rcsb_pdb/mom_2007_9 . ; PDB : 1CSC , 5CSC , 5CTS
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Байер Э., Бауэр Б., Эггерер Х. (ноябрь 1981 г.). «Данные исследований ингибиторов конформационных изменений цитратсинтазы». Европейский журнал биохимии . 120 (1): 155–60. дои : 10.1111/j.1432-1033.1981.tb05683.x . ПМИД 7308213 .
- ^ Хёльш К., Вестер-Ботц Д. (август 2010 г.). «Энантиоселективное восстановление прохиральных кетонов с помощью сконструированных бифункциональных слитых белков». Биотехнология и прикладная биохимия . 56 (4): 131–140. дои : 10.1042/BA20100143 . ПМИД 20590527 . S2CID 9150611 .
- ^ Кокс Д.Л., Нельсон М.М. (2005). Ленингерские принципы биохимии (4-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. стр. 608−9 . ISBN 978-0-7167-4339-2 .
- ^ Смит К.М., Уильямсон-младший (октябрь 1971 г.). «Ингибирование цитратсинтазы сукцинил-КоА и другими метаболитами» . Письма ФЭБС . 18 (1): 35–38. Бибкод : 1971FEBSL..18...35S . дои : 10.1016/0014-5793(71)80400-3 . ПМИД 11946076 . S2CID 43002983 .
- ^ Селвуд Т., Яффе Е.К. (март 2012 г.). «Динамическая диссоциация гомоолигомеров и контроль функции белка» . Архив биохимии и биофизики . 519 (2): 131–43. дои : 10.1016/j.abb.2011.11.020 . ПМЦ 3298769 . ПМИД 22182754 .
Внешние ссылки [ править ]
- Цитрат + синтаза Национальной медицинской библиотеки США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
- PDBe-KB предоставляет обзор всей информации о структуре, доступной в PDB для цитратсинтазы человека, митохондриальной
