Метаболизм
В биохимии метаболон , — временный структурно-функциональный комплекс, образующийся между последовательными ферментами метаболического пути , скрепляемыми как за счет нековалентных взаимодействий так и за счет структурных элементов клетки, таких как интегральные мембранные белки и белки цитоскелета .
Образование метаболонов позволяет промежуточному продукту одного фермента проходить (канализировать) непосредственно в активный центр следующего последовательного фермента метаболического пути. Цикл лимонной кислоты является примером метаболона, который облегчает каналирование субстрата. [1] [2] Другим примером является путь синтеза дуррина в сорго, при котором ферменты собираются в метаболон в липидных мембранах. [3] Во время функционирования метаболонов количество воды, необходимое для гидратации ферментов, уменьшается, а активность ферментов увеличивается. [ нужна ссылка ] .
История [ править ]
Концепция структурно-метаболических клеточных комплексов была впервые выдвинута в 1970 году А. М. Кузиным (АН СССР) [4] и принят в 1972 году Полом А. Срером из Техасского университета для ферментов цикла лимонной кислоты . [5] Эта гипотеза была хорошо принята в бывшем СССР и получила дальнейшее развитие для комплекса гликолитических ферментов (путь Эмбдена-Мейергофа-Парнаса) Б.И. Кургановым и А.Е. Любаревым. [6] [7] [8] [9] группа Ф.М. Кларка из Университета Квинсленда , Австралия. В середине 1970-х годов над этой концепцией также работала [10] [11] Название «метаболон» впервые было предложено в 1985 году Полом Срером. [12] во время лекции в Дебрецене, Венгрия. [13]
Случай синтеза кислот жирных
У Chaetomium thermophilum существует комплекс метаболона между синтазой жирных кислот и карбоксилазой MDa. [14] и наблюдалось с использованием химического сшивания в сочетании с масс-спектрометрией и визуализировалось с помощью криоэлектронной микроскопии . Метаболон синтеза жирных кислот у C. thermophilum очень гибок, и хотя структура синтазы жирных кислот была возможна с высоким разрешением, метаболон был очень гибким, что затрудняло определение структуры с высоким разрешением. [ нужна ссылка ]
Примеры [ править ]
| Метаболические пути, в которых происходит образование метаболонов | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Метаболический путь | События, способствующие образованию метаболона | ||||
| Биосинтез ДНК | А, Б, В, Е, Ф | ||||
| Биосинтез РНК | А, Б, В, Е, Ф | ||||
| Биосинтез белка | А, Б, В, Г, Е | ||||
| Биосинтез гликогена | С, Е | ||||
| Биосинтез пиримидина | А, В, Д, Ф | ||||
| Биосинтез пуринов | А, Е | ||||
| Биосинтез липидов | А, Б, С, Ч | ||||
| Биосинтез стероидов | ТУЗ | ||||
| Метаболизм аминокислот | А, Б, Г, Ч | ||||
| Гликолиз | А, Б, В, Г, Я | ||||
| Цикл лимонной кислоты | Б, В, Д, Е, Г | ||||
| Окисление жирных кислот | А, Б, В, Д | ||||
| Электронно-транспортная цепь | С, я | ||||
| Биосинтез антибиотиков | А, Е | ||||
| Цикл мочевины | Б, Д | ||||
| деградация цАМФ | А, Д, Е | ||||
| A – Каналирование, B – Специфические белок-белковые взаимодействия, C – Специфические белок-мембранные взаимодействия, D – Кинетические эффекты, E – Идентифицированные мультиферментные комплексы, F – Генетические доказательства, G – Оперативно моделируемые системы, H – Идентифицированные многофункциональные белки, I – Физико-химические доказательства. [15] | |||||
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Ву, Фэй; Минтир, Шелли (2 февраля 2015 г.). «Метаболон цикла Кребса: структурные доказательства каналирования субстрата, выявленные с помощью перекрестных связей и масс-спектрометрии» . Angewandte Chemie, международное издание . 54 (6): 1851–1854. дои : 10.1002/anie.201409336 . ПМИД 25537779 .
- ^ Чжан, Юджун; Борода, Кэтрин FM; Сварт, Корне; Бергманн, Сьюзен; Кранерт, Ина; Николоски, Зоран; Граф, Александр; Рэтклифф, Р. Джордж; Свитлав, Ли Дж.; Ферни, Алисдер Р.; Обата, Тошихиро (16 мая 2017 г.). «Белко-белковые взаимодействия и каналирование метаболитов в цикле трикарбоновых кислот растений» . Природные коммуникации . 8 : 15212. дои : 10.1038/ncomms15212 . ПМК 5440813 . ПМИД 28508886 .
- ^ Лаурсен, Томас; Борх, Йонас; Кнудсен, Камилла; Бавиши, Крутика; Торта, Федерико; Мартенс, Хелле Джуэль; Сильвестро, Даниэле; Хацакис, Никос С.; Венк, Маркус Р. (18 ноября 2016 г.). «Характеристика динамического метаболона, продуцирующего защитное соединение дуррин в сорго» (PDF) . Наука . 354 (6314): 890–893. дои : 10.1126/science.aag2347 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 27856908 . S2CID 19187608 .
- ^ Кузин А.М. Структурно-метаболическая гипотеза в радиобиологии. Москва: Наука Ред., 1970.- 50 с.
- ^ Срере П.А. Существует ли организация ферментов цикла Кребса в митохондриальном матриксе? В: Энергетический обмен и регуляция метаболических процессов в митохондриях, Р.В. Хансон и В.А. Мельман (ред.). Нью-Йорк: Академическая пресса. 1972. с.79-91.
- ^ Любарев А.Е.; Курганов, Б.И. (1989). «Супрамолекулярная организация ферментов цикла трикарбоновых кислот». Биосистемы . 22 (2): 91–102. дои : 10.1016/0303-2647(89)90038-5 . ПМИД 2720141 .
- ^ Любарев А.Е., Курганов Б.И. Супрамолекулярная организация ферментов цикла трикарбоновых кислот. Материалы Всесоюзного симпозиума «Молекулярные механизмы и регуляция энергетического обмена». Пущино, Россия, 1986. с. 13. (на русском языке) [1] .
- ^ Курганов Б. И., Любарев А. Е. Гипотетическая структура комплекса гликолитических ферментов (гликолитического метаболона), образующегося на мембране эритроцитов. Молек. Биология. 1988. Т.22, №6, с. 1605–1613. (на русском языке) [2]
- ^ Курганов Б.И., Любарев А.Е. Ферменты и мультиферментные комплексы как управляемые системы. В: Советские научные журналы. Секция D. Обзоры физико-химической биологии. Т. 8 (ред. В. П. Скулачева). Глазго, Харвудская академия. Опубликование, 1988, с. 111-147 [3]
- ^ Кларк, FM; Мастерс, CJ (1975). «О связи гликолитических ферментов со структурными белками скелетных мышц». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Общие предметы . 381 (1): 37–46. дои : 10.1016/0304-4165(75)90187-7 . ПМИД 1111588 .
- ^ Кларк, FM; Стефан, П.; Хаксхэм, Г.; Гамильтон, Д.; Мортон, диджей (1984). «Метаболическая зависимость связывания гликолитических ферментов в сердце крыс и овец». Европейский журнал биохимии . 138 (3): 643–9. дои : 10.1111/j.1432-1033.1984.tb07963.x . ПМИД 6692839 .
- ^ Срере, Пенсильвания (1985). «Метаболон». Тенденции биохимических наук . 10 (3): 109–110. дои : 10.1016/0968-0004(85)90266-X .
- ^ Робинсон, Дж.Б., младший. & Srere, PA (1986) Взаимодействия последовательных метаболических ферментов митохондрий: роль в метаболической регуляции, стр. стр. 159–171 в динамике биохимических систем (под ред. Дамьяновича С., Келети Т. и Трона Л.), Академия Киадо, Будапешт, Венгрия.
- ^ Кастритис, Панайотис Л.; О'Рейли, Фрэнсис Дж.; Бок, Томас; Ли, Юаньюэ; Рогон, Мэтт З.; Бучак, Катажина; Романова, Наталья; Беттс, Мэтью Дж.; Буй, Кхань Хай (01 июля 2017 г.). «Захват белковых сообществ с помощью структурной протеомики у термофильных эукариот» . Молекулярная системная биология . 13 (7): 936. doi : 10.15252/msb.20167412 . ISSN 1744-4292 . ПМЦ 5527848 . ПМИД 28743795 .
- ^ Великий М.М., Старикович Л.С., Климишин Н.И., Чайка Я. П. Молекулярные механизмы интеграции метаболизма. Львовский национальный университет (ред.), Львов, Украина. 2007. 229 с. (на украинском языке) ISBN 978-966-613-538-7