Jump to content

Метилмалонил-КоА мутаза

Я УМЕР
Доступные структуры
ПДБ Поиск ортологов: PDBe RCSB
Идентификаторы
Псевдонимы MMUT , MCM, мутаза метилмалонил-КоА, мутаза метилмалонил-коэнзима-А, MUT
Внешние идентификаторы Опустить : 609058 ; МГИ : 97239 ; Гомологен : 20097 ; GeneCards : ММУТ ; ОМА : ММУТ – ортологи
Ортологи
Разновидность Человек Мышь
Входить
Вместе
ЮниПрот
RefSeq (мРНК)

НМ_000255

НМ_008650

RefSeq (белок)

НП_000246
НП_000246.2

НП_032676

Местоположение (UCSC) Чр 6: 49,43 – 49,46 Мб Чр 17: 41,25 – 41,27 Мб
в PubMed Поиск [ 3 ] [ 4 ]
Викиданные
Просмотр/редактирование человека Просмотр/редактирование мыши
метилмалонил-КоА мутаза
Идентификаторы
Номер ЕС. 5.4.99.2
Номер CAS. 9023-90-9
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
Поиск
PMCarticles
PubMedarticles
NCBIproteins

Метилмалонил-КоА-мутаза ( EC 5.4.99.2 , MCM), митохондриальная , также известная как метилмалонил-КоА-изомераза , представляет собой белок, который у человека кодируется геном MUT . Этот витамин B12 - зависимый фермент катализирует изомеризацию метилмалонил-КоА в сукцинил-КоА у человека. Мутации гена MUT могут приводить к различным типам метилмалоновой ацидурии . [ 5 ]

MCM был впервые идентифицирован в крыс печени и овцы почках в 1955 году. В латентной форме его составляет 750 аминокислот длина . При попадании в митохондрии лидерная последовательность митохондрий из 32 аминокислот на N-конце белка расщепляется, образуя полностью процессированный мономер. Затем мономеры объединяются в гомодимеры и связывают AdoCbl (по одному на каждый активный сайт мономера), образуя конечную активную форму голофермента . [ 6 ]

Структура

[ редактировать ]

Ген MUT расположен в хромосоме 6p12.3 и состоит из 13 экзонов , занимающих более 35 тыс. оснований. [ 7 ]

Зрелый фермент представляет собой гомодимер с N-концевым доменом связывания КоА и С-концевым доменом связывания кобаламина. [ 8 ]

Метилмалонил-КоА-мутаза экспрессируется в высоких концентрациях в почках , в промежуточных концентрациях в сердце , яичниках , головном мозге , мышцах и печени и в низких концентрациях в селезенке . [ 6 ] Фермент можно найти по всей центральной нервной системе (ЦНС). [ 6 ] MCM находится в митохондриях, где ряд веществ, включая аминокислоты с разветвленной цепью изолейцин и валин , а также метионин , треонин , тимин с нечетной цепью и жирные кислоты , метаболизируются посредством метилмалонатного полуальдегида (MMlSA) или пропионил-КоА. (Pr-CoA) к обычному соединению — метилмалонил-КоА (MMl-CoA). MCM катализирует обратимую изомеризацию l-метилмалонил-КоА в сукцинил-КоА, требуя кобаламин (витамин B12) в форме аденозилкобаламина (AdoCbl) в качестве кофактора. В качестве важного этапа катаболизма пропионата эта реакция необходима для расщепления жирных кислот с нечетной цепью , аминокислот валина , изолейцина , метионина и треонина , а также холестерина . [ 9 ] перенаправление метаболитов от распада этих аминокислот в цикл трикарбоновых кислот . [ 10 ]

Метилмалонил-КоА-мутаза катализирует следующую реакцию:

L-метилмалонил-КоА метилмалонил-КоА мутаза Сукцинил-КоА
 
 
  метилмалонил-КоА мутаза


Субстрат мутазы метилмалонил-КоА, метилмалонил-КоА , в основном получается из пропионил-КоА , вещества, образующегося в результате катаболизма и переваривания изолейцина , валина , треонина , метионина , тимина , холестерина или жирных кислот с нечетной цепью. Продукт фермента, сукцинил-КоА , является ключевой молекулой цикла трикарбоновых кислот .

Клиническое значение

[ редактировать ]

Дефицит этого фермента ответственен за наследственное нарушение обмена веществ, дефицит мутазы метилмалонил-КоА , который является одной из причин метилмалоновой ацидемии (также называемой метилмалоновой ацидурией или ММА). ММА — это по аутосомно-рецессивному типу врожденное нарушение обмена веществ, передающееся , которое характеризуется повторяющимися эпизодами рвоты, летаргией, глубоким кетоацидозом , гипераммониемией и панцитопенией в младенчестве и может привести к ранней смерти. Осложнения включают кардиомиопатию , метаболический инсульт , панкреатит и прогрессирующую почечную недостаточность . [ 5 ] [ 11 ]

Мутации гена MUT (кодирует мутазу метилмалонил-КоА) или MMAA (кодирует белок-шаперон мутазы метилмалонил-КоА, белок MMAA ) могут привести к метилмалонилацидемии. [ 12 ] Мутации MUT можно разделить на MUT. 0 (не проявляет активности даже в присутствии избытка AdoCbl), или MUT 1 (демонстрирует очень низкую активность в присутствии избытка AdoCbl). [ 8 ] Более половины мутаций MUT являются миссенс-мутациями. [ 10 ] тогда как нонсенс-мутации составляют значительную оставшуюся часть (приблизительно 14%) [ 13 ]

Общие методы лечения ММА включают трансплантацию печени или трансплантацию печени и почек для борьбы с заболеванием почек, вызванным метилмалоновой ацидемией. Однако пагубные неврологические последствия могут продолжать беспокоить пациентов даже после успешной операции. Считается, что это связано с широким присутствием метилмалонил-КоА-мутазы во всей центральной нервной системе. Из-за потери функциональности фермента в ЦНС повышается уровень субстрата. Субстрат, L-метилмалонил-КоА, гидролизуется с образованием метилмалоната (метилмалоновой кислоты), нейротоксичной дикарбоновой кислоты, которая из-за плохой способности транспорта дикарбоновой кислоты через гематоэнцефалический барьер эффективно улавливается в ЦНС, что приводит к неврологическому истощению. Для борьбы с этими эффектами рекомендуются периоперационные антикатаболические режимы и отказ от диеты. [ 6 ]

Мышиная . модель оказалась адекватным и точным способом изучения эффектов ММА и потенциальных методов лечения [ 14 ] [ 15 ]

Механизм

[ редактировать ]
Механизм реакции MCM

(III) AdoB12 Механизм реакции MCM начинается с гомолитического разрыва связи C- Co , атомы C и Co приобретают каждый из электронов, которые образовали расщепленную электронную парную связь. Таким образом, ион Co колеблется между состояниями окисления Co(III) и Co(II) [эти состояния различимы спектроскопически: Co(III) красный и диамагнитный (нет неспаренных электронов), тогда как Co(II) желтый и парамагнетик (неспаренные электроны)]. Следовательно, роль коэнзима В-12 в каталитическом процессе — обратимый генератор свободного радикала . Связь C-Co(III) слабая, с энергией диссоциации = 109 кДж/моль, и, по-видимому, еще больше ослабляется за счет стерических взаимодействий с ферментом. Гомолитическая . реакция необычна для биологии, как и наличие связи металл-углерод

Метилмалонил-КоА-мутаза является членом подсемейства изомераз аденозилкобаламин-зависимых ферментов. Кроме того, он классифицируется как класс I, поскольку представляет собой фермент «DMB-off» / «His-on». Это относится к природе кофактора AdoCbl в активном центре метилмалонил-КоА. [ 16 ] AdoCbl состоит из центрального корринового кобальтсодержащего кольца , верхнего аксиального лиганда (β-аксиальный лиганд) и нижнего аксиального лиганда (α-аксиальный лиганд). В мутазе метилмалонил-КоА β-аксиальный лиганд 5’-дезокси-5’-аденозин обратимо диссоциирует с образованием дезоксиаденозильного радикала . α-аксиальный лиганд 5,6-диметилбензимидазол (ДМБ) участвует в организации активного центра, позволяющего гистидину -610 связываться с Co вместо DMB (причина обозначения «DMB-off» / «His-on»). ). [ 16 ] Связывание остатка гистидина-610 увеличивает скорость гомолитического разрыва связи β-аксиального лиганда – Со в 10 раз. 12 . [ 17 ]

Активный сайт MCM. Корриновое кольцо и α-аксиальный лиганд (DMB): (желтый), β-аксиальный лиганд: (зеленый), субстрат/продукт: (голубой), остатки, взаимодействующие с β-аксиальным лигандом: glu370, asn366, gly91, ala139 (синий) , остатки, взаимодействующие с субстратом: gln197, his244, arg207, tyr89 (красный) и his610: (апельсин). [ 18 ] Визуализировано из PDB 4REQ. [ 19 ]

Другие важные остатки мутазы метилмалонил-КоА включают гистидин-244, который действует как обычная кислота вблизи субстрата и защищает радикалы от побочных реакций с участием кислорода. [ 20 ] Глутамат -370, водородная связь которого с 2'-ОН-группой рибозы β -аксиального лиганда обеспечивает взаимодействие между радикальными частицами β-аксиального лиганда и субстратом, [ 21 ] и тирозин -89, который стабилизирует реакционноспособные радикальные промежуточные соединения и обеспечивает стереоселективность фермента. [ 18 ] [ 22 ]

Процессирующий белок, белок MMAA , выполняет важную роль, содействуя загрузке и обмену кофакторов. [ 12 ] [ 23 ] Белок MMAA способствует ассоциации с апоферментом MCM и обеспечивает перенос кофактора AdoCbl в активный центр фермента. [ 23 ] Более того, если связанный AdoCbl вызывает окислительное повреждение во время нормального функционирования, белок MMAA способствует замене поврежденного кофактора на новый AdoCbl через GTP -зависимый путь. [ 12 ] [ 23 ]

Взаимодействия

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б с GRCh38: Версия Ensembl 89: ENSG00000146085 Ensembl , май 2017 г.
  2. ^ Перейти обратно: а б с GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000023921 Ensembl , май 2017 г.
  3. ^ «Ссылка на Human PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  4. ^ «Ссылка на Mouse PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  5. ^ Перейти обратно: а б Кейфи Ф., Санкян М., Могадассиан М., Рольфс А., Варасте А.Р. (январь 2016 г.). «Молекулярный, биохимический и структурный анализ новой мутации у пациентов с дефицитом мутазы метилмалонил-КоА». Джин . 576 (1Pt2): 208–13. дои : 10.1016/j.gene.2015.10.002 . ПМИД   26449400 .
  6. ^ Перейти обратно: а б с д Бальхаузен Д., Миттаз Л., Була О., Бонафе Л., Брейссан О. (декабрь 2009 г.). «Доказательства катаболического пути метаболизма пропионата в ЦНС: характер экспрессии альфа-субъединицы метилмалонил-КоА-мутазы и альфа-субъединицы пропионил-КоА-карбоксилазы в мозге развивающихся и взрослых крыс». Нейронаука . 164 (2): 578–87. doi : 10.1016/j.neuroscience.2009.08.028 . ПМИД   19699272 . S2CID   34612963 .
  7. ^ Чендлер Р.Дж., Вендитти КП (01.10.2016). «Генетические и геномные системы для изучения метилмалоновой ацидемии» . Молекулярная генетика и обмен веществ . 86 (1–2): 34–43. дои : 10.1016/j.ymgme.2005.07.020 . ПМЦ   2657357 . ПМИД   16182581 .
  8. ^ Перейти обратно: а б Дреннан К.Л., Мэтьюз Р.Г., Розенблатт Д.С., Ледли Ф.Д., Фентон В.А., Людвиг М.Л. (май 1996 г.). «Молекулярные основы дисфункции некоторых мутантных форм метилмалонил-КоА-мутазы: выводы из структуры метионинсинтазы» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 93 (11): 5550–5. Бибкод : 1996PNAS...93.5550D . дои : 10.1073/pnas.93.11.5550 . ПМК   39284 . ПМИД   8643613 .
  9. ^ Мартинес М.А., Ринкон А., Девиат Л.Р., Меринеро Б., Угарте М., Перес Б. (апрель 2005 г.). «Генетический анализ трех генов, вызывающих изолированную метилмалоновую ацидемию: идентификация 21 нового аллельного варианта». Молекулярная генетика и обмен веществ . 84 (4): 317–25. дои : 10.1016/j.ymgme.2004.11.011 . ПМИД   15781192 .
  10. ^ Перейти обратно: а б Форни П., Фрёзе Д.С., Суормала Т., Юэ В.В., Баумгартнер М.Р. (декабрь 2014 г.). «Функциональная характеристика и классификация миссенс-мутаций, вызывающих дефицит метилмалонил-КоА-мутазы (MUT)» . Человеческая мутация . 35 (12): 1449–58. дои : 10.1002/humu.22633 . ПМК   4441004 . ПМИД   25125334 .
  11. ^ Дюндар Х., Озгюль Р.К., Гюзель-Озантюрк А., Дурсун А., Сиври С., Алиефендиоглу Д., Джошкун Т., Токатли А. (август 2012 г.). «Мутационный анализ пациентов с метилмалоновой ацидемией на основе микрочипов: выявление 10 новых мутаций». Молекулярная генетика и обмен веществ . 106 (4): 419–23. дои : 10.1016/j.ymgme.2012.05.014 . ПМИД   22727635 .
  12. ^ Перейти обратно: а б с Такахаши-Иньигес Т., Гарсиа-Арельяно Х., Трухильо-Рольдан М.А., Флорес М.Е. (январь 2011 г.). «Защита и реактивация мутазы метилмалонил-КоА человека белком MMAA». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 404 (1): 443–7. дои : 10.1016/j.bbrc.2010.11.141 . ПМИД   21138732 .
  13. ^ Бак Н.Э., Вуд Л.Р., Гамильтон, Нью-Джерси, Беннетт М.Дж., Питерс Х.Л. (ноябрь 2012 г.). «Лечение мутации стоп-кодона метилмалонил-КоА-мутазы». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 427 (4): 753–7. дои : 10.1016/j.bbrc.2012.09.133 . ПМИД   23041189 .
  14. ^ Чендлер Р.Дж., Вендитти CP (ноябрь 2012 г.). «Доклиническая эффективность и дозировка вектора AAV8, экспрессирующего мутазу метилмалонил-КоА человека, на мышиной модели метилмалоновой ацидемии (ММА)» . Молекулярная генетика и обмен веществ . 107 (3): 617–9. дои : 10.1016/j.ymgme.2012.09.019 . ПМЦ   3522145 . ПМИД   23046887 .
  15. ^ Маноли И, Сисол Дж.Р., Ли Л., Улье П., Гароне С., Ван С., Зерфас П.М., Кусмано-Озог К., Янг С., Триведи Н.С., Ченг Дж., Слоан Дж.Л., Чендлер Р.Дж., Абу-Асаб М., Цокос М., Элкахлун А.Г., Розен С., Эннс ГМ, Берри Г.Т., Хоффманн В., ДиМауро С., Шнерманн. Дж. Вендитти CP (август 2013 г.). «Нацеливание на дисфункцию митохондрий проксимальных канальцев ослабляет заболевание почек, вызванное метилмалоновой ацидемией» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 110 (33): 13552–7. Бибкод : 2013PNAS..11013552M . дои : 10.1073/pnas.1302764110 . ПМК   3746875 . ПМИД   23898205 .
  16. ^ Перейти обратно: а б Такахаши-Иньигес Т., Гарсиа-Эрнандес Э., Аррегин-Эспиноса Р., Флорес М.Е. (июнь 2012 г.). «Роль витамина B12 на активность мутазы метилмалонил-КоА» . Журнал науки Чжэцзянского университета B. 13 (6): 423–37. дои : 10.1631/jzus.B1100329 . ПМК   3370288 . ПМИД   22661206 .
  17. ^ Власи М., Чоудхури С., Банерджи Р. (май 2002 г.). «Важность гистидинового лиганда для кофермента B12 в реакции, катализируемой мутазой метилмалонил-КоА» . Журнал биологической химии . 277 (21): 18523–7. дои : 10.1074/jbc.M111809200 . ПМИД   11893736 .
  18. ^ Перейти обратно: а б Мансия Ф., Смит Г.А., Эванс П.Р. (июнь 1999 г.). «Кристаллическая структура субстратных комплексов метилмалонил-КоА-мутазы». Биохимия . 38 (25): 7999–8005. дои : 10.1021/bi9903852 . ПМИД   10387043 .
  19. ^ Мансия Ф., Эванс PR (июнь 1998 г.). «Конформационные изменения при связывании субстрата с метилмалонил-КоА-мутазой и новое понимание свободнорадикального механизма» . Структура . 6 (6): 711–20. дои : 10.1016/s0969-2126(98)00073-2 . ПМИД   9655823 .
  20. ^ Маити Н., Виджаджа Л., Банерджи Р. (ноябрь 1999 г.). «Перенос протона от гистидина 244 может облегчить реакцию 1,2-перегруппировки в коферменте B(12)-зависимой метилмалонил-КоА-мутазе» . Журнал биологической химии . 274 (46): 32733–7. дои : 10.1074/jbc.274.46.32733 . ПМИД   10551831 .
  21. ^ Бакель В., Фридрих П., Голдинг Б.Т. (октябрь 2012 г.). «Водородные связи направляют короткоживущий 5'-дезоксиаденозильный радикал к месту действия». Ангеванде Хеми . 51 (40): 9974–6. дои : 10.1002/anie.201205299 . ПМИД   22945861 .
  22. ^ Тома Н.Х. , Мейер Т.В., Эванс П.Р., Лидли П.Ф. (октябрь 1998 г.). «Стабилизация радикальных промежуточных продуктов остатком тирозина в активном центре мутазы метилмалонил-КоА». Биохимия . 37 (41): 14386–93. CiteSeerX   10.1.1.608.304 . дои : 10.1021/bi981375o . ПМИД   9772164 .
  23. ^ Перейти обратно: а б с д и Фрёзе Д.С., Кочан Г., Мунис Дж.Р., Ву X, Гилеади С., Угочукву Э., Кристофинска Е., Гравий Р.А., Опперманн Ю., Юэ В.В. (декабрь 2010 г.). «Структуры человеческой ГТФазы ММАА и витамин B12-зависимой метилмалонил-КоА-мутазы и понимание их комплексообразования» . Журнал биологической химии . 285 (49): 38204–13. дои : 10.1074/jbc.M110.177717 . ПМЦ   2992254 . ПМИД   20876572 .
  24. ^ Падовани Д., Лабунска Т., Банерджи Р. (июнь 2006 г.). «Энергетика взаимодействия G-белка-шаперона, MeaB и B12-зависимой метилмалонил-КоА-мутазы» . Журнал биологической химии . 281 (26): 17838–44. дои : 10.1074/jbc.M600047200 . ПМИД   16641088 .
  25. ^ Таока С., Падмакумар Р., Лай М.Т., Лю Х.В., Банерджи Р. (декабрь 1994 г.). «Ингибирование мутазы метилмалонил-КоА человека различными эфирами КоА» . Журнал биологической химии . 269 ​​(50): 31630–4. дои : 10.1016/S0021-9258(18)31741-1 . ПМИД   7989334 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 6eef76e87876a39b7f9608f1cf692a16__1693051020
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/6e/16/6eef76e87876a39b7f9608f1cf692a16.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Methylmalonyl-CoA mutase - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)