Длинноцепочечные жирные кислоты — КоА-лигаза.
| Длинноцепочечные жирные кислоты — КоА-лигаза. | |||
|---|---|---|---|
 Гомодимер длинноцепочечной жирной ацил-КоА-синтетазы из Thermus thermophilus . [ 1 ] | |||
| Идентификаторы | |||
| Номер ЕС. | 6.2.1.3 | ||
| Номер CAS. | 9013-18-7 | ||
| 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 | ||
| |||
| Член семейства длинноцепочечных ацил-КоА-синтетазы 1 | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | ACSL1 | ||
| Альт. символы | FACL2 | ||
| ген NCBI | 2180 | ||
| HGNC | 3569 | ||
| МОЙ БОГ | 152425 | ||
| RefSeq | НМ_001995 | ||
| ЮниПрот | P33121 | ||
| Другие данные | |||
| Номер ЕС | 6.2.1.3 | ||
| Локус | 4 q35 | ||
| |||
Длинноцепочечная жирная ацил-КоА-лигаза (или синтетаза ) представляет собой фермент ( EC 6.2.1.3 ) семейства лигаз , который активирует окисление сложных жирных кислот . [ 2 ] Длинноцепочечная жирная ацил-КоА-синтетаза катализирует образование жирного ацил-КоА в результате двухстадийного процесса, протекающего через аденилированное промежуточное соединение. [ 3 ] Фермент катализирует следующую реакцию:
Он присутствует во всех организмах от бактерий до человека. Он катализирует предстадийную реакцию β-окисления жирных кислот или может быть включен в фосфолипиды.
Функция
[ редактировать ]Длинноцепочечная жирная ацил-КоА-синтетаза, LC-FACS, играет роль в физиологической регуляции различных клеточных функций посредством производства длинноцепочечных жирных ацил-КоА- синтетаз , которые, как сообщается, влияют на транспорт белков , активацию ферментов, ацилирование белков, передачу сигналов в клетках. и регуляция транскрипции. [ 1 ] Образование жирного ацил-КоА катализируется в два этапа: образуется стабильный интермедиат молекулы жирного ацил-АМФ, а затем образуется продукт — молекула ацил-КоА жирной кислоты. [ 4 ]
Жирно-ацил-КоА-синтетаза катализирует активацию длинной цепи жирной кислоты до жирно-ацил-КоА, требуя энергии 1 АТФ для АМФ и пирофосфата . На этом этапе используются 2 «эквивалента АТФ», поскольку пирофосфат расщепляется на 2 молекулы неорганического фосфата, разрывая высокоэнергетическую фосфатную связь .
Механизм и активный сайт
[ редактировать ]Механизм длинноцепочечной жирной ацил-КоА-синтетазы представляет собой механизм «би-уни-уни-би-пинг-понга». [ 1 ] Префиксы uni и bi обозначают количество субстратов, входящих в фермент, и количество продуктов, покидающих фермент; bi описывает ситуацию, когда два субстрата входят в фермент одновременно. «Пинг-понг» означает, что продукт высвобождается до того, как другой субстрат сможет связаться с ферментом.
На первом этапе АТФ и длинноцепочечная жирная кислота фермента входят в активный центр . Внутри активного центра отрицательно заряженный кислород жирной кислоты атакует альфа-фосфат АТФ, образуя промежуточную жирную кислоту с длинной цепью АТФ. (Шаг 1, рисунок 2) На втором этапе пирофосфат фермента образуется молекула жирной кислоты с длинной цепью AMP (PPi) уходит, в результате чего в активном центре . (Шаг 2, рисунок 2) Коэнзим А теперь входит в фермент, и образуется другой промежуточный продукт, который состоит из жирной кислоты с длинной цепью АМФ - коэнзима А. (Шаг 3, рисунок 2) В конце этого механизма высвобождаются два продукта, АМФ. и ацилкоа-продукт. (Шаг 4, рисунок 2)
Ацил-КоА образуется из длинноцепочечных жирных кислот путем ацильного замещения. В АТФ-зависимой реакции карбоксилат жирной кислоты превращается в тиоэфир . Конечными продуктами этой реакции являются ацил-КоА , пирофосфат (PPi) и AMP .
Структура
[ редактировать ]существует несколько высококонсервативных областей и сходство аминокислотных последовательностей на 20-30%. Между членами этого суперсемейства [ 1 ] Ферменты этого семейства состоят из большого N-концевого и небольшого C-концевого домена, причем каталитический сайт расположен между двумя доменами. [ 1 ] Связывание с субстратом может влиять на относительные положения C- и N-концевых доменов. Предполагается, что С-концевой домен LC-FACS находится в открытой конформации, когда субстрат отсутствует, и в закрытой конформации, когда субстрат связан . [ 1 ] Доступность активного центра для растворителя снижается, когда С- и N-концевые домены сближаются друг с другом. [ 5 ]
Структурно-функциональная взаимосвязь между LC-FACS и образованием и процессингом промежуточного соединения ацил-АМФ все еще была неясной. Димер с замененным доменом образуется с помощью LC-FACS, при этом мономер взаимодействует в N-концевых доменах. [ 6 ] Большая электростатически положительная вогнутость расположена в задней части структуры в центральной долине гомодимера. [ 1 ] Asp15 образует межмолекулярный солевой мостик с Arg176 при димерных взаимодействиях. Межмолекулярная водородная связь образуется между карбонильной группой основной цепи Glu16 и боковой цепью Arg199. На границе раздела Glu175 образует межмолекулярный солевой мостик с Arg199. [ 5 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] Мотив L, пептидный линкер из шести аминокислот, соединяет большой N-концевой домен и небольшой С-концевой домен каждого мономера LC-FACS. [ 1 ] N-концевой домен состоит из двух субдоменов: искаженного антипараллельного β-бочонка и двух β-листов, окруженных α-спиралями, образующих αβαβα-сэндвич. [ 1 ] Небольшой С-концевой глобулярный домен состоит из двухцепочечного β-листа и трехцепочечного антипараллельного β-листа, окруженного тремя α-спиралями. [ 1 ]
Димерное взаимодействие
[ редактировать ]
Димеризация LC-FACS стабилизируется за счет солевого мостика между Asp15 последовательности A и Arg176 последовательности B. На рисунке 3 показан этот солевой мостик между этими двумя аминокислотами. Желтая линия между Asp15 и Arg176 показывает наличие солевого мостика.
Связывание АТФ с С-концевым доменом
[ редактировать ]Конформации С-концевого домена структур LC-FACS зависят от присутствия лиганда . [ 1 ] AMP-PNP, негидролизуемый аналог АТФ, связанный с LC-FACS, приводит к закрытой конформации с прямым взаимодействием C- и N-концевых доменов. [ 1 ] В кристаллических структурах AMP-PNP связан в трещине каждого мономера на границе раздела между N- и C-концевыми доменами. [ 1 ] Закрытая конформация С-концевого домена сохраняется у миристроил-АМФ. [ 1 ] Три остатка в С-концевом домене, Glu443, Glu475 и Lys527, нековалентно взаимодействуют с остатками L-мотива и N-концевым доменом, стабилизируя закрытую конформацию. [ 1 ] Существует два типа открытых конформаций в С-концевых доменах незакомплексной структуры. С- и N-концевые домены не взаимодействуют напрямую для обоих мономеров димера. [ 1 ] Обширная сеть водородных связей используется фрагментом AMP связанной молекулы АТФ для удержания вместе C- и N-концевых доменов. [ 1 ]
Туннель связывания жирных кислот
[ редактировать ]Более объемные длинноцепочечные жирные кислоты связаны туннелем связывания жирных кислот, который расположен в N-концевом домене каждого мономера . [ 1 ] Большой β-лист и кластер α-спирали окружают туннель, который простирается от вогнутой полости в центральной долине до места связывания АТФ. [ 1 ] В большом центральном пути туннеля сложной структуры существуют два различных пути, которые включают «АТФ-путь» и «центральный путь», разделенные индольным кольцом Trp234 в мотиве G. [ 1 ] Существует также еще одна ветвь центрального пути, известная как «мертвая и ветвь». Индольное кольцо Trp234 закрывает туннель связывания жирных кислот в незакомплексованной структуре. [ 1 ] Он открывается, когда AMP-PNP связывается посредством образования водородной связи между β-фосфатом и азотом в кольце Trp234. [ 1 ] За это время мобильный С-концевой домен принимает закрытую конформацию. В закрытых структурах LC-FACS происходит сдвиг гибкой петли мотива G, что приводит к более широкой тупиковой ветви по сравнению с незакомплексованными формами. [ 1 ]
Сайт связывания АТФ связан с АТФ-путем, который представляет собой гидрофобный канал в туннеле связывания жирных кислот. [ 1 ] Жирная кислота поступает по центральному пути, идущему от границы раздела димера вдоль β-цепи 13 к пути АТФ. [ 1 ] Соединение между двумя путями блокируется индольным кольцом Trp234 в отсутствие АТФ. Молекулы воды заполняют центральный путь в комплексных структурах AMP-PNP и миристоил-АМФ и через вход в центральный путь они соединяются с областями объемного растворителя. Основные остатки каждого мономера, Lys219, Arg296, Arg297, Arg321, Lys350 и Lys 354, заставляют вход центрального пути генерировать положительный электростатический потенциал. [ 1 ] Тупиковая ветвь содержит остатки 235–243 и простирается от туннеля связывания жирных кислот к α-спирали h. [ 1 ] Дно тупиковой ветви состоит из гидрофильной среды из молекул воды и полярных боковых цепей. [ 1 ]
Домены
[ редактировать ]
Домены, обнаруженные в длинноцепочечной жирноацил-КоА-синтетазе, показаны как с точки зрения фермента (рис. 5), так и с точки зрения последовательности (рис. 6). LC-FACS имеет пять доменов. После поиска 1v26 в Entrez было показано расположение 5 доменов, которое было использовано для создания рисунков 5 и 6. Цвета лент на рисунке 5 соответствуют цветам рисунка 6.
Ингибирование длинноцепочечными жирными ацил-КоА
[ редактировать ]Долгосрочная и краткосрочная регуляция контролирует синтез жирных кислот. [ 4 ] Долгосрочная регуляция синтеза жирных кислот зависит от скорости синтеза ацетил-КоА-карбоксилазы (АСС), фермента, ограничивающего скорость, и первого фермента синтеза жирных кислот, а также синтазы жирных кислот (FAS), второго и основного фермента синтез жирных кислот. [ 4 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] Клеточный жирный ацил-КоА участвует в краткосрочной регуляции, но механизмы до конца не изучены. [ 13 ]
Свободные жирные кислоты ингибируют синтез жирных кислот de novo и, по-видимому, зависят от образования длинноцепочечных жирных ацил-КоА. [ 14 ] Исследования показали, что длинноцепочечные жирные ацил-КоА ингибируют АСС и ФАС посредством ингибирования по принципу обратной связи. [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] Ингибирующее действие длинноцепочечного жирного ацил-КоА на синтез жирных кислот может быть результатом регуляции им липогенных ферментов по принципу обратной связи посредством подавления транскрипции генов. [ 19 ]
Лигаза длинноцепочечных жирных кислот-КоА в клетках каталитически синтезирует длинноцепочечные жирные ацил-КоА. Длинноцепочечная коА-лигаза жирных кислот может играть важную роль в подавлении синтеза жирных кислот, и сообщалось, что она играет роль в ингибировании синтеза жирных кислот. [ 20 ] Недавно было обнаружено, что витамин D3 усиливает экспрессию и уровень активности FACL3, который образует синтез длинноцепочечных жирных кислот за счет использования миристиновой кислоты , эйкозапентаеновой кислоты (ЭПК) и арахидоновой кислоты в качестве субстратов. [ 21 ] FACL3 способствует ингибирующему росту витамина D3 клеткам LNCaP рака предстательной железы человека. [ 21 ] В текущем исследовании сообщается, что ингибирование экспрессии FAS по принципу обратной связи с помощью длинноцепочечных жирных ацил-КоА вызывает подавление мРНК FAS витамином D3 . [ 4 ] [ 22 ]
Клиническое значение
[ редактировать ]Адренолейкодистрофия (АЛД) – это накопление длинноцепочечных жирных кислот в головном мозге и коре надпочечников из-за снижения активности длинноцепочечной жирноацил-коа-синтетазы. [ 23 ] Окисление . длинноцепочечных жирных кислот обычно происходит в пероксисоме, где находится длинноцепочечная жирноацил-коа-синтетаза Длинноцепочечные жирные кислоты попадают в пероксисому через белок-переносчик ALDP, который создает ворота в мембране пероксисомы . При АЛД ген этого пероксимального мембранного переносчика, ALDP, дефектен, что предотвращает попадание длинноцепочечных жирных кислот в пероксисому. [ 24 ]
Примеры
[ редактировать ]Гены человека, кодирующие ферменты лигазы длинноцепочечных жирных кислот-КоА (также известные как длинноцепочечная ацил-КоА-синтетаза или ACSL), включают:
См. также
[ редактировать ]- Жирная ацил-КоА-синтаза
- Триаксин С – ингибитор жирноацил-КоА-синтетазы.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v В х и С аа аб и ПДБ : 1В26 ; Хисанага Ю, Аго Х, Накагава Н, Хамада К, Ида К, Ямамото М, Хори Т, Арии Ю, Сугахара М, Курамицу С, Ёкояма С, Мияно М (июль 2004 г.). «Структурная основа субстрат-специфического двухэтапного катализа димера длинноцепочечной жирной ацил-КоА-синтетазы» . Ж. Биол. Хим . 279 (30): 31717–26. дои : 10.1074/jbc.M400100200 . ПМИД 15145952 .
- ^ Супен Э., Кайперс Ф.А. (май 2008 г.). «Длинноцепочечные ацил-КоА-синтетазы млекопитающих» . Эксп. Биол. Мед. (Мэйвуд) . 233 (5): 507–21. дои : 10.3181/0710-MR-287 . ПМЦ 3377585 . ПМИД 18375835 .
- ^ Бекдал Т., Шерлинг К.К., Хансен Дж.К., Кнудсен Дж. (1997). «Анализ длинноцепочечных эфиров ацил-кофермента А». В Кристи W (ред.). Достижения в методологии липидов (Три изд.). Эйр, Шотландия: Oily Press. стр. 109–131. ISBN 978-0-9514171-7-1 .
- ^ Jump up to: а б с д Цяо С., Туохимаа П. (ноябрь 2004 г.). «Витамин D3 ингибирует экспрессию синтазы жирных кислот, стимулируя экспрессию длинноцепочечной жирной кислоты-КоА-лигазы 3 в клетках рака простаты» . ФЭБС Летт . 577 (3): 451–4. дои : 10.1016/j.febslet.2004.10.044 . ПМИД 15556626 . S2CID 25190904 .
- ^ Jump up to: а б Конти Э., Стачелхаус Т., Марахил М.А., Брик П. (июль 1997 г.). «Структурные основы активации фенилаланина в нерибосомальном биосинтезе грамицидина S» . ЭМБО Дж . 16 (14): 4174–83. дои : 10.1093/emboj/16.14.4174 . ПМК 1170043 . ПМИД 9250661 .
- ^ Лю Ю, Айзенберг Д. (июнь 2002 г.). «Обмен 3D-доменами: поскольку домены продолжают обмениваться» . Белковая наука . 11 (6): 1285–99. дои : 10.1110/ps.0201402 . ПМЦ 2373619 . ПМИД 12021428 .
- ^ Конти Э., Фрэнкс Н.П., Брик П. (март 1996 г.). «Кристаллическая структура люциферазы светлячков проливает свет на суперсемейство аденилатобразующих ферментов» . Структура . 4 (3): 287–98. дои : 10.1016/S0969-2126(96)00033-0 . ПМИД 8805533 .
- ^ Мэй Джей Джей, Кесслер Н., Марахил М.А., Стаббс М.Т. (сентябрь 2002 г.). «Кристаллическая структура DhbE, архетипа активирующих ариловую кислоту доменов модульных нерибосомальных пептидсинтетаз» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 99 (19): 12120–5. Бибкод : 2002PNAS...9912120M . дои : 10.1073/pnas.182156699 . ПМК 129408 . ПМИД 12221282 .
- ^ Гулик А.М., Старай В.Дж., Хорсвилл А.Р., Хомик К.М., Эскаланте-Семерена Дж.К. (март 2003 г.). «Кристаллическая структура 1,75 А ацетил-КоА-синтетазы, связанной с аденозин-5'-пропилфосфатом и коферментом А». Биохимия . 42 (10): 2866–73. дои : 10.1021/bi0271603 . ПМИД 12627952 .
- ^ Бертон Д.Н., Коллинз Дж.М., Кеннан А.Л., Портер Дж.В. (август 1969 г.). «Влияние пищевых и гормональных факторов на уровень синтетазы жирных кислот в печени крыс» . Ж. Биол. Хим . 244 (16): 4510–6. дои : 10.1016/S0021-9258(18)94347-4 . ПМИД 5806590 .
- ^ Крейг MC, Дуган Р.Э., Мюзинг Р.А., Слейки Л.Л., Портер Дж.В. (июль 1972 г.). «Сравнительное влияние режимов питания на уровень ферментов, регулирующих синтез жирных кислот и холестерина в печени крыс». Арх. Биохим. Биофиз . 151 (1): 128–36. дои : 10.1016/0003-9861(72)90481-X . ПМИД 5044513 .
- ^ Маджерус П.В., Килберн Э. (ноябрь 1969 г.). «Ацетил-коэнзим А-карбоксилаза. Роль синтеза и деградации в регуляции уровня ферментов в печени крыс» . Ж. Биол. Хим . 244 (22): 6254–62. дои : 10.1016/S0021-9258(18)63531-8 . ПМИД 4981792 .
- ^ Goodridge AG (июнь 1973 г.). «Регуляция синтеза жирных кислот в изолированных гепатоцитах. Доказательства физиологической роли длинноцепочечного жирноацилового кофермента А и цитрата» . Ж. Биол. Хим . 248 (12): 4318–26. дои : 10.1016/S0021-9258(19)43775-7 . ПМИД 4145797 .
- ^ МакГи Р., Спектор А.А. (июль 1975 г.). «Биосинтез жирных кислот в клетках Эрлиха. Механизм кратковременного контроля экзогенными свободными жирными кислотами» . Ж. Биол. Хим . 250 (14): 5419–25. дои : 10.1016/S0021-9258(19)41198-8 . ПМИД 237919 .
- ^ Гайнн Р.В., Велосо Д., Вич Р.Л. (ноябрь 1972 г.). «Концентрация малонил-коэнзима А и контроль синтеза жирных кислот in vivo» . Ж. Биол. Хим . 247 (22): 7325–31. дои : 10.1016/S0021-9258(19)44633-4 . ПМИД 4638549 .
- ^ Нума С., Рингельманн Э., Линен Ф. (декабрь 1965 г.). «[Об ингибировании ацетил-КоА-карбоксилазы соединениями жирных кислот-кофермента А]». Biochem Z (на немецком языке). 343 (3): 243–57. ПМИД 5875764 .
- ^ Goodridge AG (ноябрь 1972 г.). «Регуляция активности ацетилкоэнзима А-карбоксилазы пальмитоилкоэнзимом А и цитратом» . Ж. Биол. Хим . 247 (21): 6946–52. дои : 10.1016/S0021-9258(19)44677-2 . ПМИД 5082134 .
- ^ Сампер М., Траубле Х. (февраль 1973 г.). «Мембраны как акцепторы пальмитоил-КоА в биосинтезе жирных кислот» (PDF) . ФЭБС Летт . 30 (1): 29–34. дои : 10.1016/0014-5793(73)80612-X . ПМИД 11947055 . S2CID 8678424 .
- ^ Фагерман, штат Нью-Джерси, Кнудсен Дж. (апрель 1997 г.). «Роль длинноцепочечных эфиров ацил-КоА в регуляции метаболизма и передаче сигналов в клетках» . Биохим. Дж . 323 (1): 1–12. дои : 10.1042/bj3230001 . ПМЦ 1218279 . ПМИД 9173866 .
- ^ Фокс С.Р., Хилл Л.М., Роусторн С., Хиллз М.Дж. (декабрь 2000 г.). «Ингибирование транспортера глюкозо-6-фосфата в пластидах масличного рапса (Brassica napus L.) тиоэфирами ацил-КоА снижает синтез жирных кислот» . Биохим. Дж . 352 (2): 525–32. дои : 10.1042/0264-6021:3520525 . ПМК 1221485 . ПМИД 11085947 .
- ^ Jump up to: а б Цяо С., Туохимаа П. (июнь 2004 г.). «Роль длинноцепочечной жирной кислоты-КоА-лигазы 3 в витамине D3 и андрогенном контроле роста клеток LNCaP рака простаты». Биохим. Биофиз. Рез. Коммун . 319 (2): 358–68. дои : 10.1016/j.bbrc.2004.05.014 . ПМИД 15178414 .
- ^ Цяо С., Пеннанен П., Назарова Н., Лу Ю.Р., Туохимаа П. (май 2003 г.). «Ингибирование экспрессии синтазы жирных кислот 1альфа,25-дигидроксивитамином D3 в клетках рака простаты». J. Стероидная биохимия. Мол. Биол . 85 (1): 1–8. дои : 10.1016/S0960-0760(03)00142-0 . ПМИД 12798352 . S2CID 54296796 .
- ^ «Информационная страница об адренолейкодистрофии» . Национальный институт неврологических расстройств и инсульта (NINDS). 18 марта 2009 г. Архивировано из оригинала 10 мая 2006 г. Проверено 16 января 2010 г.
- ^ Кемп С., Уоткинс П. (3 марта 2009 г.). «Жирные кислоты с очень длинной цепью и X-ALD» . База данных Х-сцепленной адренолейкодистрофии . Архивировано из оригинала 21 декабря 2009 года . Проверено 16 января 2010 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- ACSL6 + белок, + человек Национальной медицинской библиотеки США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
