Изопентенилдифосфат-дельта-изомераза
| изопентенилдифосфат Δ-изомераза | |||
|---|---|---|---|
 Октамер изопентенилдифосфат-дельта-изомеразы, Thermus thermophilus | |||
| Идентификаторы | |||
| Номер ЕС. | 5.3.3.2 | ||
| Номер CAS. | 9033-27-6 | ||
| 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 | ||
| |||
| Изопентенил-пирофосфат Δ-изомераза 1 | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | ПРИЧИНА 1 | ||
| ген NCBI | 3422 | ||
| HGNC | 5387 | ||
| МОЙ БОГ | 604055 | ||
| RefSeq | НМ_004508 | ||
| ЮниПрот | Q13907 | ||
| Другие данные | |||
| Номер ЕС | 5.3.3.2 | ||
| Локус | Хр. 10 п15.3 | ||
| |||
Изопентенилпирофосфат-изомераза ( EC 5.3.3.2 , IPP-изомераза ), также известная как изопентенил-дифосфат-дельта-изомераза , [1] представляет собой изомеразу , которая катализирует превращение относительно нереакционноспособного изопентенилпирофосфата (IPP) в более реакционноспособный электрофильный диметилаллилпирофосфат (DMAPP). Эта изомеризация этапом биосинтеза изопреноидов через является ключевым мевалонатный путь и путь MEP .
- изопентенилдифосфат диметилаллилдифосфат
Этот фермент принадлежит к семейству изомераз , а именно к внутримолекулярным оксидоредуктазам, переносящим связи C=C. Систематическое название этого класса ферментов — изопентенилдифосфат Дельта3-Дельта2-изомераза . Другие широко используемые названия включают изопентенилпирофосфат-дельта-изомеразу , метилбутенилпирофосфат-изомеразу и изопентенилпирофосфат-изомеразу . [2] [3] [4]
Ферментативный механизм
[ редактировать ]Изомераза IPP катализирует изомеризацию IPP в DMAPP путем антарафациальной транспозиции водорода . [5] [6] Эмпирические данные свидетельствуют о том, что эта реакция протекает по механизму протонирования / депротонирования , с добавлением протона к обратной стороне инактивированной двойной C 3 -C 4, связи что приводит к образованию временного карбокатиона промежуточного . [7] [8] Удаление протона протона R от C 2 образует двойную связь C 2 -C 3 DMAPP.
Структура фермента
[ редактировать ]
Кристаллографические исследования показали, что активная форма изомеразы IPP представляет собой мономер с чередующимися α-спиралями и β-листами . [9] [10] Активный центр изомеразы IPP глубоко похоронен внутри фермента и состоит из остатка глутаминовой кислоты и остатка цистеина , которые взаимодействуют с противоположными сторонами субстрата IPP , что соответствует антарафациальной стереохимии изомеризации. [9] [11] Происхождение начальной стадии протонирования окончательно не установлено. Недавние данные свидетельствуют о том, что остаток глутаминовой кислоты участвует в стадии протонирования, несмотря на наблюдение, что его карбоновой кислоты боковая цепь стабилизирована в карбоксилатной форме. [12] Это несоответствие было устранено путем открытия молекулы воды в активном центре изомеразы IPP человека, что позволило предположить механизм, при котором остаток глутамина поляризует двойную связь IPP и делает ее более восприимчивой к протонированию водой. [13]
Изомеразе IPP также требуется двухвалентный катион , чтобы свернуть его в активную конформацию. Фермент содержит несколько аминокислот , включая каталитический глутамат, которые участвуют в координации с Mg. 2+ или Мн 2+ . [9] [14] Координация катиона металла с остатком глутамата стабилизирует карбиокатионный промежуточный продукт после протонирования.
Структурные исследования
[ редактировать ]По состоянию на конец 2007 года 25 структур для этого класса ферментов было решено PDB с кодами доступа 1HX3 , 1HZT , 1I9A , 1NFS , 1NFZ , 1OW2 , 1P0K , 1P0N , 1PPV , 1PPW , 1PVF , 1Q54 , 1R67 , 1VCF , ВКГ . 1X83 , 1X84 , 2B2K , 2DHO , 2G73 , 2G74 , 2I6K , 2ICJ , 2ICK и 2PNY .
Биологическая функция
[ редактировать ]Протонирование инактивированной двойной связи редко наблюдается в природе, что подчеркивает уникальный каталитический механизм IPP-изомеразы. Изомеризация IPP в DMAPP является решающим шагом в синтезе изопреноидов и производных изопреноидов, соединений, которые играют жизненно важную роль в путях биосинтеза всех живых организмов. [15] Из-за важности мелавонатного пути в биосинтезе изопреноидов изомераза IPP обнаруживается во множестве различных клеточных компартментов, включая пластиды и млекопитающих митохондрии . [16]
Актуальность заболевания
[ редактировать ]Мутации в IDI1 , гене , который кодирует изомеразу IPP 1, были вовлечены в снижение жизнеспособности ряда организмов, включая дрожжи Saccharomyces cerevisiae , нематод Caenorhabditis elegans и растение Arabidopsis thaliana . [17] [18] [19] Хотя не было никаких доказательств, непосредственно причастных мутации IDI1 к заболеванию человека, геномный анализ выявил увеличение числа копий вблизи двух генов изомеразы IPP у значительной части пациентов со спорадическим боковым амиотрофическим склерозом , что позволяет предположить, что изомераза может играть роль в этом заболевании. болезнь. [20]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «IDI1 - Изопентенилдифосфат-дельта-изомераза - Saccharomyces cerevisiae (штамм ATCC 204508 / S288c) (пекарские дрожжи) - ген и белок IDI1» . ЮниПрот . Проверено 6 июня 2016 г.
- ^ Канеда К., Кузуяма Т., Такаги М., Хаякава Ю., Сето Х. (2001). «Необычная изопентенилдифосфатизомераза, обнаруженная в кластере генов мевалонатного пути штамма CL190 Streptomyces sp.» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 98 (3): 932–7. дои : 10.1073/pnas.020472198 . ПМК 14687 . ПМИД 11158573 .
- ^ Епископ Дж. М. (1983). «Клеточные онкогены и ретровирусы». Анну. Преподобный Биохим . 52 : 301–54. дои : 10.1146/annurev.bi.52.070183.001505 . ПМИД 6351725 .
- ^ Агранов Б.В., Эггерер Х., Хеннинг Ю., Линен Ф. (1960). «Биосинтез терпенов. VII. Изопентенилпирофосфатизомераза» . Ж. Биол. Хим . 235 (2): 326–32. дои : 10.1016/S0021-9258(18)69523-7 . ПМИД 13792054 .
- ^ Корнфорт Дж.В., Корнфорт Р.Х., Попьяк Г., Енгоян Л. (сентябрь 1966 г.). «Исследования по биосинтезу холестерина. XX. Стерический ход декарбоксилирования 5-пирофосфомевалоната и образования углерод-углеродной связи при биосинтезе фарнезилпирофосфата» . Журнал биологической химии . 241 (17): 3970–3987. дои : 10.1016/S0021-9258(18)99800-5 . ПМИД 4288360 .
- ^ Корнфорт Р.Х., Попьяк Г. (1969). «Химический синтез субстратов биосинтеза стеринов». В Раймонде, Британская Колумбия (ред.). Методы энзимологии . Том. 15. Академическая пресса. стр. 359–390.
- ^ Рирдон Дж. Э., Абелес Р. Х. (сентябрь 1986 г.). «Механизм действия изопентенилпирофосфатизомеразы: свидетельства существования промежуточного иона карбония». Биохимия . 25 (19): 5609–5616. дои : 10.1021/bi00367a040 . ПМИД 3022798 .
- ^ Уличный IP, диджей Кристенсен, компакт-диск Poulter (1990). «Водородный обмен при ферментативной изомеризации изопентенилдифосфата и диметилаллилдифосфата». Журнал Американского химического общества . 112 (23): 8577–8578. дои : 10.1021/ja00179a049 .
- ^ Jump up to: а б с Холл Н.Р., Фиш Д.Е., Хант Н., Голдин Р.Д., Гийу П.Дж., Монсон Дж.Р. (июнь 1992 г.). «Реальна ли связь между ангиогенезом и метастазированием рака молочной железы?». Хирургическая онкология . 1 (3): 223–229. дои : 10.1016/0960-7404(92)90068-в . ПМИД 1285217 .
- ^ Чжэн В., Сунь Ф., Бартлам М., Ли Х, Ли Р., Рао З. (март 2007 г.). «Кристаллическая структура изопентенилдифосфатизомеразы человека при разрешении 1,7 А раскрывает ее каталитический механизм биосинтеза изопреноидов». Журнал молекулярной биологии . 366 (5): 1447–1458. дои : 10.1016/j.jmb.2006.12.055 . ПМИД 17250851 .
- ^ Street IP, Coffman HR, Baker JA, Poulter CD (апрель 1994 г.). «Идентификация Cys139 и Glu207 как каталитически важных групп в активном центре изопентенилдифосфат:диметилаллилдифосфатизомеразы». Биохимия . 33 (14): 4212–4217. дои : 10.1021/bi00180a014 . ПМИД 7908830 .
- ^ Воутерс Дж., Уджама Ю., Баркли С.Дж., Трико С., Сталон В., Другаманс Л., Поултер CD (апрель 2003 г.). «Каталитический механизм изопентенилдифосфатизомеразы Escherichia coli включает Cys-67, Glu-116 и Tyr-104, о чем свидетельствуют кристаллические структуры комплексов с аналогами переходного состояния и необратимыми ингибиторами» . Журнал биологической химии . 278 (14): 11903–11908. дои : 10.1074/jbc.M212823200 . ПМИД 12540835 .
- ^ Чжан С., Лю Л., Сюй Х., Вэй Цз., Ван Ю., Линь Ю., Гун В. (март 2007 г.). «Кристаллические структуры изомеразы IPP человека: новый взгляд на каталитический механизм». Журнал молекулярной биологии . 366 (5): 1437–1446. дои : 10.1016/j.jmb.2006.10.092 . ПМИД 17137593 .
- ^ Бонанно Дж.Б., Эдо С., Эсвар Н., Пипер У., Романовский М.Дж., Ильин В., Герхман С.Е., Кисия Х., Стьюдиер Ф.В., Сали А., Берли С.К. (ноябрь 2001 г.). «Структурная геномика ферментов, участвующих в биосинтезе стеринов/изопреноидов» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 98 (23): 12896–12901. Бибкод : 2001PNAS...9812896B . дои : 10.1073/pnas.181466998 . ПМК 60796 . ПМИД 11698677 .
- ^ Бах Т.Дж. (март 1995 г.). «Некоторые новые аспекты биосинтеза изопреноидов у растений. Обзор». Липиды . 30 (3): 191–202. дои : 10.1007/BF02537822 . ПМИД 7791527 . S2CID 3999323 .
- ^ Рамос-Вальдивия АС, ван дер Хейден Р, Верпорте Р (декабрь 1997 г.). «Изопентенилдифосфатизомераза: основной фермент биосинтеза изопреноидов. Обзор его биохимии и функции». Отчеты о натуральных продуктах . 14 (6): 591–603. дои : 10.1039/np9971400591 . ПМИД 9418296 .
- ^ Член парламента Майера, Хан FM, диджей Стиллман, компакт-диск Поултера (сентябрь 1992 г.). «Нарушение и картирование IDI1, гена изопентенилдифосфатизомеразы в Saccharomyces cerevisiae». Дрожжи . 8 (9): 743–748. дои : 10.1002/да.320080907 . ПМИД 1441751 . S2CID 19430360 .
- ^ Йохем Дж., Холл Д.Х., Белл Л.Р., Хеджкок Э.М., Герман Р.К. (апрель 2005 г.). «Изопентенилдифосфатизомераза необходима для жизнеспособности Caenorhabditis elegans». Молекулярная генетика и геномика . 273 (2): 158–166. дои : 10.1007/s00438-004-1101-x . ПМИД 15765206 . S2CID 1637634 .
- ^ Окада К., Касахара Х., Ямагути С., Кавайде Х., Камия Ю., Нодзири Х., Ямане Х. (апрель 2008 г.). «Генетические доказательства роли изопентенилдифосфатизомераз в мевалонатном пути и развитии растений у арабидопсиса» . Физиология растений и клеток . 49 (4): 604–616. дои : 10.1093/pcp/pcn032 . ПМИД 18303110 .
- ^ Като Т, Эми М, Сато Х, Аравака С, Вада М, Каванами Т, Катагири Т, Цубурая К, Тоёшима И, Танака Ф, Собуэ Г, Мацубара К (ноябрь 2010 г.). «Сегментарное увеличение числа копий в области генов изопентенилдифосфатизомеразы при спорадическом боковом амиотрофическом склерозе». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 402 (2): 438–442. дои : 10.1016/j.bbrc.2010.10.056 . ПМИД 20955688 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- изопентенилдифосфат + дельта-изомераза в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
