Карбамоилфосфатсинтетаза
| Карбамоилфосфатсинтетаза (аммиак) | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Номер ЕС. | 6.3.4.16 | ||
| Номер CAS. | 37318-69-7 | ||
| 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 | ||
| |||
| АТФ-связывающий домен большой субъединицы CPSase | |||
|---|---|---|---|
 структура биотинкарбоксилазы, мутанта e288k, образующего комплекс с АТФ | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | CPSase_L_D2 | ||
| Пфам | PF02786 | ||
| Пфам Клан | CL0179 | ||
| ИнтерПро | ИПР005479 | ||
| PROSITE | PDOC00676 | ||
| СКОП2 | 1млрд / СКОПе / СУПФАМ | ||
| |||
| Домен олигомеризации больших субъединиц CPSase | |||
|---|---|---|---|
 структура карбамоилфосфатсинтетазы в комплексе с аналогом АТФ амппнп | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | CPSase_L_D3 | ||
| Пфам | PF02787 | ||
| ИнтерПро | ИПР005480 | ||
| PROSITE | PDOC00676 | ||
| СКОП2 | 1млрд / СКОПе / СУПФАМ | ||
| |||
| N-концевой домен большой субъединицы CPSазы | |||
|---|---|---|---|
 кристаллическая структура биотинкарбоксилазной субъединицы пируваткарбоксилазы | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | CPSase_L_chain | ||
| Пфам | PF00289 | ||
| ИнтерПро | ИПР005481 | ||
| PROSITE | PDOC00676 | ||
| СКОП2 | 1млрд / СКОПе / СУПФАМ | ||
| |||
| N-концевой домен малой субъединицы CPSазы | |||
|---|---|---|---|
 инактивация амидотрансферазной активности карбамоилфосфатсинтетазы антибиотиком ацивицином | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | CPSase_sm_chain | ||
| Пфам | PF00988 | ||
| ИнтерПро | ИПР002474 | ||
| PROSITE | PDOC00676 | ||
| СКОП2 | 1jdb / SCOPe / СУПФАМ | ||
| |||
Карбамоилфосфатсинтетаза катализирует АТФ-зависимый синтез.карбамоилфосфата глутамина из 6.3.5.5 ( EC ) или аммиака ( EC 6.3.4.16 ) и бикарбоната. [1] Этот фермент катализирует реакцию АТФ и бикарбоната с образованием карбоксифосфата и АДФ . Карбоксифосфат реагирует с аммиаком с образованием карбаминовой кислоты . В свою очередь, карбаминовая кислота реагирует со вторым АТФ , образуя карбамоилфосфат плюс АДФ .
Он представляет собой первый значительный шаг в пиримидина и аргинина биосинтезе у прокариот и эукариот, а также в цикле мочевины у большинства наземных позвоночных . [2] Большинство прокариот несут одну форму CPSазы, которая участвует как в биосинтезе аргинина, так и пиримидина, однако некоторые бактерии могут иметь отдельные формы.
Существуют три разные формы, которые выполняют совершенно разные функции:
- Карбамоилфосфатсинтетаза I (митохондрии, цикл мочевины )
- Карбамоилфосфатсинтетаза II (цитозоль, пиримидиновый метаболизм ).
- Карбамоилфосфатсинтетаза III (обнаружена в рыбах). [3]
Механизм
[ редактировать ]Карбамоилфосфатсинтетаза имеет три основных этапа в своем механизме и, по сути, необратима. [4]
- Ион бикарбоната фосфорилируется АТФ с образованием карбоксилфосфата.
- Затем карбоксилфосфат реагирует с аммиаком с образованием карбаминовой кислоты, высвобождая неорганический фосфат.
- Вторая молекула АТФ затем фосфорилирует карбаминовую кислоту, образуя карбамоилфосфат.
Известно, что активность фермента ингибируется как буферами Трис , так и HEPES . [5]
Структура
[ редактировать ]Карбамоилфосфатсинтаза состоящий ( CPSаза ) представляет собой гетеродимерный фермент, из малой и большой субъединиц (за исключением CPSазы III, которая состоит из одного полипептида , который мог возникнуть в результате слияния генов глутаминазы и синтетазы доменов ). [2] [3] [6] CPSase имеет три активных сайта : один в малой субъединице и два в большой субъединице. Малая субъединица содержит глютамина сайт связывания и катализирует гидролиз глутамина до глутамата и аммиака , который, в свою очередь, используется большой цепью для синтеза карбамоилфосфата. Малая субъединица имеет трехслойную структуру бета/бета/альфа и считается подвижной в большинстве белков , которые ее несут. С-концевой домен малой субъединицы CPSазы обладает глутаминамидотрансферазной активностью. Большая субъединица имеет два гомологичных карбоксифосфатных домена, оба из которых имеют АТФ- связывающие сайты; однако N-концевой карбоксифосфатный домен катализирует фосфорилирование биокарбоната, тогда как C- концевой домен катализирует фосфорилирование карбаматного промежуточного соединения . [7] Карбоксифосфатный домен, дублированный в большой субъединице CPSазы, также присутствует в виде единственной копии в биотин -зависимых ферментах ацетил-КоА-карбоксилазе (АСС), пропионил-КоА-карбоксилазе (PCCase), пируваткарбоксилазе (PC) и мочевинокарбоксилазе .
Большая субъединица бактериальной CPSазы имеет четыре структурных домена: карбоксифосфатный домен 1, домен олигомеризации, карбамоилфосфатный домен 2 и аллостерический домен. [8] CPSазы Гетеродимеры Escherichia coli содержат два молекулярных туннеля: аммиачный туннель и карбаматный туннель. Эти междоменные туннели соединяют три отдельных активных центра и функционируют как каналы для транспорта нестабильных промежуточных продуктов реакции (аммиак и карбамат) между последовательными активными центрами . [9] Каталитический механизм CPSазы включает диффузию карбамата через внутреннюю часть фермента от места синтеза в N-концевом домене большой субъединицы к месту фосфорилирования в C-концевом домене.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Симмер Дж.П., Келли Р.Э., Ринкер А.Г., Скалли Дж.Л., Эванс Д.Р. (июнь 1990 г.). «Карбамилфосфатсинтетаза (CPS) млекопитающих. Последовательность ДНК и эволюция домена CPS многофункционального белка CAD сирийского хомячка» . Журнал биологической химии . 265 (18): 10395–402. дои : 10.1016/S0021-9258(18)86959-9 . ПМИД 1972379 .
- ^ Jump up to: а б Холден Х.М., Тоден Дж.Б., Раушел Ф.М. (октябрь 1999 г.). «Карбамоилфосфатсинтетаза: удивительная биохимическая одиссея от субстрата к продукту» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 56 (5–6): 507–22. дои : 10.1007/s000180050448 . ПМЦ 11147029 . ПМИД 11212301 . S2CID 23446378 .
- ^ Jump up to: а б Саха Н., Датта С., Харбули З.Ю., Бисвас К., Бхаттачарджи А. (июль 2007 г.). «Дышащий воздухом сом Clarias batrachus активирует глутаминсинтетазу и карбамилфосфатсинтетазу III во время воздействия большого количества внешнего аммиака». Сравнительная биохимия и физиология. Часть B. Биохимия и молекулярная биология . 147 (3): 520–30. дои : 10.1016/j.cbpb.2007.03.007 . ПМИД 17451989 .
- ^ Биохимия, 3-е издание, Дж. М. Берг, Дж. Л. Тимочко, Л. Страйер.
- ^ Лунд П., Виггинс Д. (апрель 1987 г.). «Ингибирование карбамоилфосфатсинтазы (аммиака) Трисом и Гепесом. Влияние N-ацетилглутамата на Ка» . Биохимический журнал . 243 (1): 273–6. дои : 10.1042/bj2430273 . ПМЦ 1147843 . ПМИД 3606575 .
- ^ Раушел Ф.М., Тоден Дж.Б., Холден Х.М. (июнь 1999 г.). «Семейство ферментов амидотрансфераз: молекулярные машины для производства и доставки аммиака». Биохимия . 38 (25): 7891–9. дои : 10.1021/bi990871p . ПМИД 10387030 .
- ^ Стэплтон М.А., Джавид-Мадж Ф., Хармон М.Ф., Хэнкс Б.А., Граманн Дж.Л., Маллинз Л.С., Раушел Ф.М. (ноябрь 1996 г.). «Роль консервативных остатков в карбоксифосфатном домене карбамоилфосфатсинтетазы». Биохимия . 35 (45): 14352–61. дои : 10.1021/bi961183y . ПМИД 8916922 .
- ^ Тоден Дж.Б., Раушель Ф.М., Беннинг М.М., Рэймент И., Холден Х.М. (январь 1999 г.). «Структура карбамоилфосфатсинтетазы, определенная с разрешением 2,1 А». Акта Кристаллографика. Раздел D. Биологическая кристаллография . 55 (Часть 1): 8–24. дои : 10.1107/S0907444998006234 . ПМИД 10089390 .
- ^ Ким Дж., Хауэлл С., Хуан Икс, Раушел Ф.М. (октябрь 2002 г.). «Структурные дефекты карбаматного туннеля карбамоилфосфатсинтетазы». Биохимия . 41 (42): 12575–81. дои : 10.1021/bi020421o . ПМИД 12379099 .
