Гликозинтаза

Термин «гликозинтаза» относится к классу белков , которые были созданы для катализа образования гликозидной связи . происходят от гликозидаз ферментов , которые катализируют гидролиз Гликозинтазы гликозидных связей. ^{[ 2 ]} Традиционно они образовывались из сохранения гликозидазы путем мутации нуклеофильной аминокислоты активного центра (обычно аспартата или глутамата ) на небольшую ненуклеофильную аминокислоту (обычно аланин или глицин ). Более современные подходы используют направленную эволюцию для выявления аминокислотных замен, повышающих активность гликосинтазы. ^{[ 3 ]}

Первая гликосинтаза

Два открытия привели к разработке ферментов гликосинтазы. Во-первых, замена нуклеофила активного центра гликозидазы с карбоксилата на другую аминокислоту привела к образованию правильно свернутого белка, не обладавшего гидролазной активностью. ^{[ 4 ]} Вторым открытием стало то, что некоторые ферменты гликозидазы способны катализировать гидролиз гликозилфторидов , имеющих неправильную аномерную конфигурацию. ^{[ 5 ]} Ферменты подверглись реакции трансгликозидирования с образованием дисахарида , который затем стал субстратом для активности гидролазы.

Первой зарегистрированной гликосинтазой был мутант Agrobacterium sp . β-глюкозидаза/галактозидаза, в которой нуклеофильный глутамат 358 был мутирован в аланин путем сайт-направленного мутагенеза . ^{[ 6 ]} Было обнаружено, что при инкубации с α-гликозилфторидами и акцепторным сахаром он катализирует реакцию трансгликозидирования без какого-либо гидролиза. Эту гликосинтазу использовали для синтеза ряда ди- и трисахаридных продуктов с выходами от 64% до 92%.

Механизм реакции

Механизм . гликосинтазы аналогичен реакции гидролиза удерживающих гликозидаз, за исключением того, что не образуется промежуточный ковалентный фермент Мутация нуклеофила активного центра на ненуклеофильную аминокислоту предотвращает образование ковалентного промежуточного продукта. Требуется активированный донор гликозила с хорошей аномерной уходящей группой (часто фтором). Уходящая группа замещается спиртом акцепторного сахара при помощи основной основной аминокислоты активного центра фермента.

Современные расширения

Первой гликосинтазой была удерживающая экзогликозидаза которая катализировала образование β 1-4 связанных гликозидов глюкозы , и галактозы . С тех пор ферменты гликосинтазы были расширены за счет включения мутантов эндогликозидазы . ^{[ 7 ]} а также мутанты инвертирующей гликозидазы. ^{[ 8 ]} Субстратами гликосинтазы являются глюкоза, галактоза, манноза , ксилоза и глюкуроновая кислота . ^{[ 9 ]} Современные методы получения гликосинтазы используют направленную эволюцию для внесения модификаций, улучшающих функцию ферментов. Этот процесс стал доступным благодаря разработке высокопроизводительных скринингов активности гликосинтазы.

Ограничения

Гликозинтазы были полезны для получения олигосахаридов ; однако их использование имеет определенные ограничения. Во-первых, гликосинтазу можно использовать только для синтеза гликозидных связей, для которых существует известная гликозидаза. Эту гликозидазу также необходимо сначала превратить в гликосинтазу, что не всегда возможно. Во-вторых, продукт гликосинтазной реакции часто является лучшим субстратом для гликосинтазы, чем исходный материал, что приводит к образованию множества продуктов различной длины. Наконец, гликосинтаза специфична в отношении сахара-донора, но часто имеет слабую специфичность в отношении сахара-акцептора. Это может привести к различной региоселективности в зависимости от акцептора, что приводит к образованию продуктов с разными гликозидными связями. Одним из примеров является Agrobacterium sp. β-глюкозинтаза, которая образует β-1,4-гликозид с глюкозой в качестве акцептора, но образует β-1,3-гликозид с ксилозой в качестве акцептора.

См. также

Ссылки

^ Запись PDB 1ODZ
^ Хэнкок, С.М.; Воган, доктор медицины; Уизерс, С.Г. Текущее мнение в области химической биологии. 2006, 10, 509–519.
^ Майер, К.; Джейкман, DL; Мах, М.; Карьяла, Г.; Гал, Л.; Уоррен, РАДЖ; Уизерс, научный сотрудник химии и биологии. 2001, 8, 437-443.
^ Уизерс, С.Г.; Рупитц, К.; Тримбур, Д.; Уоррен, RAJ Биохимия. 1992, 31, 9979-9985 гг.
^ Уильямс, SJ; Уитерс, SG Carboguide. Рез. 2000, 327, 27-46
^ Маккензи, LF; Ван, К.; Уоррен, РАДЖ; Уизерс, SGJ Am. хим. Соц. 1998, 120, 5583-5584.
^ Малет, Дж.; Планас, А. Письма FEBS. 1998, 440, 208-212.
^ Хонда, Ю.; Китаока, М. JBC. 2006, 281, 1426-1431
^ Уилкинсон, С.; Лью, К.; Маккей, Дж.; Саллех, Х.; Уизерс, С.; Маклеод, M. Org Lett. 2008, 10, 1585–1588.

[1] Запись PDB 1ODZ

[2] Хэнкок, С.М.; Воган, доктор медицины; Уизерс, С.Г. Текущее мнение в области химической биологии. 2006, 10, 509–519.

[3] Майер, К.; Джейкман, DL; Мах, М.; Карьяла, Г.; Гал, Л.; Уоррен, РАДЖ; Уизерс, научный сотрудник химии и биологии. 2001, 8, 437-443.

[4] Уизерс, С.Г.; Рупитц, К.; Тримбур, Д.; Уоррен, RAJ Биохимия. 1992, 31, 9979-9985 гг.

[5] Уильямс, SJ; Уитерс, SG Carboguide. Рез. 2000, 327, 27-46

[6] Маккензи, LF; Ван, К.; Уоррен, РАДЖ; Уизерс, SGJ Am. хим. Соц. 1998, 120, 5583-5584.

[7] Малет, Дж.; Планас, А. Письма FEBS. 1998, 440, 208-212.

[8] Хонда, Ю.; Китаока, М. JBC. 2006, 281, 1426-1431

[9] Уилкинсон, С.; Лью, К.; Маккей, Дж.; Саллех, Х.; Уизерс, С.; Маклеод, M. Org Lett. 2008, 10, 1585–1588.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]