Пируват, дикиназа с водой
| пируват, дикиназа с водой | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| ЕС №. | 2.7.9.2 | ||
| CAS №. | 9013-09-6 | ||
| Базы данных | |||
| Intenz | Intenz View | ||
| Бренда | Бренда вход | ||
| Расширение | Вид Nicezyme | ||
| Кегг | Кегг вход | ||
| Метатический | Метаболический путь | ||
| Напрямую | профиль | ||
| PDB Структуры | RCSB PDB PDBE PDBSUM | ||
| Джин Онтология | Друг / Quickgo | ||
| |||
В фермере , пируват, водная дикиназа ( EC 2.7.9.9) - это фермент , который катализирует химическую реакцию
- ATP + Pyruvate + H 2 O Amp + фосфоенолпируват + фосфат
3 субстрата этого фермента являются АТФ , пируват и H 2 O , тогда как его 3 продукта - AMP , фосфоенолпируват и фосфат . Эта реакция, катализируемая пируватом, вода -дикиназа может работать в обоих направлениях, но имеет сильное предпочтение AMP, фосфата и фосфоенолпирувата в качестве субстрата и обычно работает в направлении, продуцирующем АТФ. [ 1 ] [ 2 ]
Этот фермент относится к семейству трансфераз , которые являются специфическими, теми, кто переносит фосфор-содержащие группы ( фосфотрансферазы ) с парными акцепторами ( дикиназы ). Систематическим названием этого класса ферментов является ATP: пируват, водная фосфотрансфераза . Другие общие названия включают фосфоенолпируват-синтазу , дикиназу пируват-воды (фосфорилирование) , синтетазу PEP , PEP-синтазу, PEPS, фосенолпируват-синтетазу , фосфоенолпирувическую синтетазу и фосфопируват-синтетазу . Этот фермент участвует в метаболизме пирувата и восстановительном карбоксилатном цикле (фиксация CO2). В нем используется один кофактор , марганцкий .
Изучали организмы
[ редактировать ]Согласно базе данных Brenda, Pyruvate, Water -дикиназа была изучена у девяти уникальных бактериальных видов и археи под широким спектром названий. Многие из исследуемых организмов являются термофильными или гипертермофильными , что означает, что они живут и функционируют при очень высоких температурах в их естественной среде, и были обнаружены в горячих источниках, вулканах и гидротермальных вентиляционных отверстиях. [ Цитация необходима ]
Одним из наиболее широко изучаемых организмов для пирувата, дикниназа для воды является пирококк Фуриос . Pyrococcus furiosus - это глубокая морская гипертермофильная археи, которая обычно встречается в чрезвычайно горячих водах вокруг гидротермальных вентиляционных отверстий. Этот вид гетеротрофный и анаэробный (растет и метаболизируется без присутствия кислорода) и имеет оптимальную температуру роста 100 ° C. Ферменты и белки у этого вида изучаются и следуют за их термической стабильностью. Организма Pyrococcus furiosus использует ферментацию углеводов и гликолиз для производства энергии. [ Цитация необходима ]
Структура
[ редактировать ]По состоянию на 2023 год одна структура для этого класса ферментов была решена PDB с кодом вступления только . Кристаллическая структура из Neisseria meningitidis была рассчитана с помощью рентгеновских дифракционных методов при разрешении 2,40 Å. Пируват, вода дикиназа в Neisseria meningitidis составляет 794 аминокислоты в длину и имеет два активных участка: один в положении 422 и позиции 752. [ 3 ]
У пирококка Фуриоса пируват, фермент дикиназы воды имеет молекулярную массу субъединицы 92 кДа, а каждая субъединица содержит один кальций и один атом фосфора. [ 1 ] Этот фермент имеет октомическую структуру, что означает, что пируват, вода дикиназа в пирококковом фуриосе представляет собой олигомерный белок, состоящий из восьми субъединиц в его четвертичной структуре. [ 1 ] Эта восемь субъединиц структура белка может помочь этому ферменту функционировать при высоких температурах. Этот фермент поставляется в двух типах белка, одном фосфорилированном и одной не фосфорилированной версии. N -терминальные аминокислотные последовательности одинаковы в обеих версиях, которые показывают, что эти две формы представляют собой фосфорилированные и не фосфорилированные версии пирувата, дикиназы воды. [ 1 ]
Путь реакции и биологическая функция
[ редактировать ]У пирококка Furiosus, пирувата, дикиназы воды является ферментом, который катализирует первую стадию глюконеогенеза из пирувата в модифицированном пути эмбийера-меиерхофа (M-EMP) и является важной реакцией, продуцирующей АТФ в пути метаболизма. [ 2 ] [ 4 ] Модифицированный путь Эмбден-Мейерхоф-это гликолитический путь, который превращает глюкозу в пируватные и энергетические продукты для клетки. Этот фермент участвует в катализирующих реакциях, которые важны как для глюконеогенеза, так и для обратного гликолиза . [ 5 ] Для их метаболизма Pyrococcus furiosus использует источники углерода, такие как мальтоза , виолобиоза , ламинарин и крахмал в этом метаболическом пути сахара, для производства энергии для организма. [ 4 ]
Пируват, вода дикиназа в пирококковом фориосе, главным образом, катализирует реакцию, которая идет от фосфоенолпирувата и усилителя к пирувату и АТФ, но также может катализировать обратную реакцию. [ 1 ] Считается, что эта реакция является важной, потому что она превращает AMP в полезную энергию ATP во время этого метаболизма M-EMP сахара. Два фермента сахарной киназы ( глюкокиназа и фосфофруктокиназа ) были обнаружены в пути M-EMP у пирококкового фариоса , который катализирует реакцию, которая использовала ADP и продуцирует AMP. Для использования AMP в качестве АТФ в клетке пируват, фермент дикиназы для воды катализирует фосфатно -зависимое образование путя реакции пируватной реакции для преобразования AMP в АТФ. Этот фермент использует фосфоенолпируват в качестве донора фосфорильной группы, а затем образует АТФ в присутствии фосфата.
Одно исследование определило, что пируват, дикиназа воды в пирококковом фовиосе может действовать в бесполезном цикле между фосфоенолпируватом и пируватом в качестве субстратов/продуктов. [ 1 ] Эти две реакции могут проходить через метаболические пути одновременно в противоположных направлениях, которые будут рассеивать энергию как тепло без других эффектов. Это может удалить нежелательную энергию, так как энергия, полученная из гликолиза, является гораздо больше, чем энергия, необходимая для роста и ремонта клеток. Возможно, это способ «распространения энергии» в Pyrococcus furiosus . Это частично предполагается из -за высоких концентраций этого фермента (~ 5% белка в цитоплазме) в клетках Pyrococcus furiosus . [ 1 ]
Фермент кинематика
[ редактировать ]Гипертермостейный пируват, фермент дикиназы воды в пирококковом фуриосе кодируется геном MLRA, который, как было обнаружено, регулируется, по крайней мере, частично мальтозой на уровне транскрипции. [ 4 ] Пируват, вода дикиназа катализирует реакцию, которая превращает фосфоенолпируват, усилитель и фосфат в пируват, АТФ и воду. Этот фермент также катализирует обратную реакцию, но скорости реакции и константы равновесия показывают, что направление реакции продукции АТФ очень благоприятно. [ 2 ] [ 4 ] Пируват, вода дикиназа в пирококковом фориосе чувствительна к кислороду, без активности фермента, измеренной в аэробных условиях. [ 5 ] Очищенный пируват, дикиназа воды в пирококковом фориосе имеет оптимальный pH от 6,5 до 9 и оптимальный температуру около 90 ° C. [ 1 ] [ 2 ] В реакции образования PEP пируват имеет кажущийся K м 0,11 мм, кажущийся K CAT 1573 (S -1 и очевидный k cat /k m 1,43 x 10^4 (мм -1 • s- 1 ), а АТФ имеет кажущуюся км 0,39 мм, кажущийся KCAT 1326 (s -1 и очевидный ккат/км 3,40 х 10^3 (мм -1 • с -1 ) В реакции образования пирувата PEP имеет кажущийся K M 0,40 мм, кажущийся K CAT 12,6 (S -1 ) и очевидное k cat /k m 31,5 (мм -1 • с -1 ), AMP имеет кажущуюся K M 1,00 мм, кажущийся K CAT 8,7 (s -1 ) и очевидный k cat /k m 8,7 (мм -1 • с -1 ), а фосфат имеет кажущийся K м 38,4 мм, кажущийся K Cat 11,9 (s -1 и кажущийся K Cat /K M 0,315 (мм -1 • с -1 ). [ 1 ] Константа равновесия k eq реакции составляет 1,07 при 50 ° С, а изменение свободной энергии Гиббса (ΔGº) составляет -0,04 ккал/моль в экспериментальных условиях. [ 2 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Подпрыгнуть до: а беременный в дюймовый и фон глин час я Хатчинс, Ам; Холден, JF; Адамс, MW (2001). «Фосфоенолпируват -синтетаза из гипертермофильного археонного пирококка Фуриоса» . Журнал бактериологии . 183 (2): 709–715. doi : 10.1128/jb.183.2.709-715.2001 . ISSN 0021-9193 . PMC 94928 . PMID 11133966 .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный в дюймовый и Sakuraba, H.; Utsumi, E.; Kujo, C.; Ohshima, T. (1999-04-01). «AMP-зависимая (АТФ-формирующая) киназа в гипертермофильном археонном пирококковом фовиосе: характеристика и новая физиологическая роль» . Архивы биохимии и биофизики . 364 (1): 125–128. doi : 10.1006/abbi.1999.1121 . ISSN 0003-9861 . PMID 10087174 .
- ^ Чжан, Р; Duggan, E; Баргасса, м; Joachimiak, A (2007). «RCSB PDB - 2OLS: кристаллическая структура фосфоенолпируватной синтазы из Neisseria meningitidis» . www.rcsb.org .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный в дюймовый Sakuraba, H.; Utsumi, E.; Schreier, HJ; Ohshima, T. (2001). «Транскрипционная регуляция фосфоенолпируватной синтазы с помощью мальтозы в гипертермофильном археоне, пирококк Фуриоз» . Журнал биологии и биоинженерии . 92 (2): 108–113. doi : 10.1263/jbb.92.108 . ISSN 1389-1723 . PMID 16233068 .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный Schäfer, T.; Schönheit, P. (1993). «Глюконеогенез из пирувата в гипертермофильном археонном пирококковом фовиосе: участие реакций пути эмбийного меиерхофа» . Архив микробиологии . 159 (4): 354–363. doi : 10.1007/bf00290918 - через Springer Link.
- Берман К.М., Кон М. (1970). «Фосфоенолпируват -синтетаза Escherichia coli. Очистка, некоторые свойства и роль дивалентных ионов металлов». Дж. Биол. Химический 245 (20): 5309–18. PMID 4319237 .
- Берман К.М., Кон М. (1970). «Фосфоенолпируват-синтетаза. Частичные реакции, изученные с помощью аналогов аденозинтрифосфата и неорганического фосфата-H2 18O-реакции». Дж. Биол. Химический 245 (20): 5319–25. PMID 4319238 .
- Купер Р.А., Корнберг Х.Л. (1965). «Чистая образование фосфоенолпирувата из пирувата эсшерихийской коли». Биохим. Биофиз. Акт . 104 (2): 618–20. doi : 10.1016/0304-4165 (65) 90374-0 . PMID 5322808 .
- Купер Ра; Корнберг HL (1969). «Фосфоенолпируватная синтетаза». Цикл лимонной кислоты . Методы в фермере. Тол. 13. С. 309–314. doi : 10.1016/0076-6879 (69) 13053-0 . ISBN 978-0-12-181870-8 .
