Путь транссульфурации
Путь транссульфурации представляет собой метаболический путь, включающий взаимное превращение цистеина и гомоцистеина через промежуточный цистатионин . Известны два пути транссульфурилирования: прямой и обратный . [1]
Прямой путь присутствует у некоторых бактерий, таких как Escherichia coli. [2] и Bacillus subtilis , [3] и включает перенос тиоловой группы от цистеина к гомоцистеину (предшественнику метионина с S-метильной группой) благодаря γ-замене ацетильной или сукцинильной группы гомосерина на цистеин через его тиоловую группу с образованием цистатионина (катализируемый цистатионин-γ-синтаза , которая кодируется metB в E. coli и metI в B. subtilis ). Затем цистатионин расщепляется посредством β-элиминирования гомоцистеиновой части молекулы, оставляя после себя нестабильную иминокислоту , которая подвергается воздействию воды с образованием пирувата и аммиака (что катализируется метС-кодируемой цистатионин-β-лиазой). [4] ).Производство гомоцистеина путем транссульфурации позволяет превратить это промежуточное соединение в метионин посредством реакции метилирования, осуществляемой метионинсинтазой .
Обратный путь присутствует у некоторых организмов, включая человека, и включает перенос тиоловой группы от гомоцистеина к цистеину по аналогичному механизму. У Klebsiella pneumoniae цистатионин -β-синтаза кодируется mtcB , а γ-лиаза кодируется mtcC . [5] Люди ауксотрофны по метионину, поэтому диетологи называют его «незаменимой аминокислотой», но не по цистеину из-за обратного пути транссульфурилирования. Мутации в этом пути приводят к заболеванию, известному как гомоцистинурия , из-за накопления гомоцистеина.
Роль пиридоксальфосфата
[ редактировать ]Всем четырем ферментам транссульфурации требуется витамин B6 в его активной форме ( пиридоксальфосфат или PLP). Три из этих ферментов (за исключением цистатионин-γ-синтазы) являются частью семейства PLP-зависимых ферментов метаболизма Cys/Met (ферменты PLP типа I).Существует пять различных структурно связанных типов ферментов PLP. Члены этого семейства относятся к типу I и являются: [6]
- на пути транссульфурилирования биосинтеза метионина:
- Цистатионин-γ-синтаза ( metB ), которая соединяет активированный эфир гомосерина (ацетил или сукцинил) с цистеином с образованием цистатионина.
- Цистатионин-β-лиаза ( metC ), которая расщепляет цистатионин на гомоцистеин и дезаминированный аланин (пируват и аммиак).
- в прямом пути сульфурилирования биосинтеза метионина:
- О-ацетилгомосеринсульфгидрилаза ( metY ), которая добавляет тиоловую группу к активированному сложному эфиру гомосерина.
- О-сукцинилгомосеринсульфгидрилаза ( metZ ), которая добавляет тиоловую группу к активированному сложному эфиру гомосерина.
- в пути обратного транссульфурилирования для биосинтеза цистеина:
- Цистатионин-γ-лиаза (нет общего названия гена), которая соединяет активированный эфир серина (ацетил или сукцинил) с гомоцистеином с образованием цистатионина.
- Не цистатионин-β-синтаза, которая представляет собой фермент PLP типа II.
- биосинтез цистеина из серина:
- О-ацетилсеринсульфгидрилаза ( cysK или cysM ), которая добавляет тиоловую группу к активированному эфиру серина.
- Распад метионина:
- Метионин-гамма-лиаза ( mdeA ), расщепляющая метионин по тиоэфирным и аминным границам.
Примечание. MetC, metB, metZ тесно связаны и имеют нечеткие границы, поэтому попадают в один и тот же кластер ортологов NCBI (COG0626). [6]
Прямая сульфуризация
[ редактировать ]Прямой путь сульфурилирования для синтеза цистеина или гомоцистеина протекает через замену ацетильной/сукцинильной группы на свободный сульфид (через cysK или cysM) . цистеинсинтазу, кодируемую [7] и metZ или metY , гомоцистеинсинтазу, кодируемую [8]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Уикли, К.М. и Харрис, Х.Х. (2013). «Что это за форма? Важность видообразования и метаболизма селена в профилактике и лечении заболеваний». хим. Соц. Преподобный . 42 (23): 8870–8894. дои : 10.1039/c3cs60272a . ПМИД 24030774 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Эйткен, С.М.; Лодха, штат Пенсильвания; Морно, DJK (2011). «Ферменты путей транссульфурации: характеристики активных центров». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Белки и протеомика . 1814 (11): 1511–7. дои : 10.1016/j.bbapap.2011.03.006 . ПМИД 21435402 .
- ^ Огер, С.; Юэнь, WH; Данчин, А.; Мартин-Верстраете, И. (2002). «Оперон metIC, участвующий в биосинтезе метионина у Bacillus subtilis, контролируется антитерминацией транскрипции» . Микробиология . 148 (Часть 2): 507–518. дои : 10.1099/00221287-148-2-507 . hdl : 10722/42040 . ПМИД 11832514 .
- ^ Клаузен, Т.; Хубер, Р.; Лабер, Б.; Поленц, HD; Мессершмидт, А. (1996). «Кристаллическая структура пиридоксаль-5'-фосфат-зависимой цистатионин-β-лиазы из Escherichia coliat 1,83 Å». Журнал молекулярной биологии . 262 (2): 202–224. дои : 10.1006/jmbi.1996.0508 . ПМИД 8831789 .
- ^ Зайфляйн, Т.А.; Лоуренс, JG (2006). «Два пути транссульфурилирования у Klebsiella pneumoniae» . Журнал бактериологии . 188 (16): 5762–5774. дои : 10.1128/JB.00347-06 . ПМК 1540059 . ПМИД 16885444 .
- ^ Перейти обратно: а б Член парламента Ферла, Патрик ВМ (2014). «Бактериальный биосинтез метионина» . Микробиология . 160 (Часть 8): 1571–84. дои : 10.1099/mic.0.077826-0 . ПМИД 24939187 .
- ^ Рабе, ВМ; Кук, П.Ф. (2004). «Структура и механизм О-ацетилсеринсульфгидрилазы» . Журнал биологической химии . 279 (26): 26803–26806. дои : 10.1074/jbc.R400001200 . ПМИД 15073190 .
- ^ Хван, Би Джей; Йом, HJ; Ким, Ю.; Ли, HS (2002). «Corynebacterium Glutacumum использует как транссульфурацию, так и прямой путь сульфгидрилирования для биосинтеза метионина» . Журнал бактериологии . 184 (5): 1277–1286. дои : 10.1128/JB.184.5.1277-1286.2002 . ПМЦ 134843 . ПМИД 11844756 .