Эноил-КоА гидратаза

показывать Искать
Structures	Swiss-model
Domains	InterPro

эноил-коэнзим А, гидратаза/3-гидроксиацил-кофермент А дегидрогеназа
эноил-коэнзим А, гидратаза/3-гидроксиацил-кофермент А дегидрогеназа
	Гексамер еноил-КоА-гидратазы крысы с активным центром оранжевого цвета и субстратом красным.
Идентификаторы
Символ	ЭХХАД
Альт. символы	ECHD
ген NCBI	1962
HGNC	3247
МОЙ БОГ	607037
RefSeq	НМ_001966
ЮниПрот	Q08426
Другие данные
Номер ЕС	4.2.1.17
Локус	Хр. 3 q26.3-q28
Structures
показывать Искать
Structures	Swiss-model
Domains	InterPro

Эноил-КоА-гидратаза (ECH) или кротоназа ^[1] представляет собой фермент EC 4.2.1.17 , который гидратирует двойную связь между вторым и третьим атомами углерода на 2-транс/цис-еноил-КоА: ^[2]

ЭХГ необходим для метаболизма жирных кислот при бета-окислении с образованием как ацетил-КоА, так и энергии в форме АТФ . ^[2]

ЭХГ крыс представляет собой гексамерный белок (этот признак не является универсальным, но фермент человека также является гексамерным), что обуславливает эффективность этого фермента, поскольку он имеет 6 активных центров. Было обнаружено, что этот фермент очень эффективен и позволяет людям очень быстро метаболизировать жирные кислоты в энергию. Фактически этот фермент настолько эффективен, что скорость реакции короткоцепочечных жирных кислот эквивалентна скорости реакции, контролируемой диффузией . ^[3]

Метаболизм

Метаболизм жирных кислот

ЭХГ катализирует второй этап (гидратацию) распада жирных кислот ( β-окисление ). ^[4] Метаболизм жирных кислот – это то, как человеческий организм превращает жиры в энергию. Жиры в пищевых продуктах обычно находятся в форме триглицеринов . Их необходимо расщепить, чтобы жиры могли попасть в организм человека. Когда это происходит, высвобождаются три жирные кислоты.

Метаболизм лейцина

Метаболизм лейцина у человека

L -лейцин

Аминокислота с разветвленной цепью
кислая аминотрансфераза

Мышцы : α-кетоизокапроат (α-KIC).

Печень : α-кетоизокапроат (α-KIC).

α-кетокислота с разветвленной цепью
дегидрогеназа ( митохондрии )

KIC-диоксигеназа
( цитозоль )

Изовалерил-КоА

β-гидрокси
β-метилбутират
( ИСБ )

Выводится из организма
в моче
(10–40%)

HMB-CoA

β-гидрокси β-метилглутарил-КоА
(HMG-CoA)

β-Метилкротонил-КоА
(MC-CoA)

β-Метилглутаконил-КоА
(МГ-КоА)

( печень )
HMG-CoA
лиаза

Эноил-КоА гидратаза

Изовалерил-КоА
дегидрогеназа

β-гидроксибутират
дегидрогеназа

Неизвестный
фермент

человека Путь метаболизма у HMB и изовалерил-КоА относительно L -лейцина . ^[5]^[6]^[7] Из двух основных путей L -лейцин в основном метаболизируется в изовалерил-КоА, и только около 5% метаболизируется в HMB. ^[5]^[6]^[7]

Механизм

ЭХГ используется при β-окислении для добавления гидроксильной группы и протона к ненасыщенному β-углероду жирноацил-КоА. ECH функционирует, предоставляя два глутамата остатка в качестве каталитической кислоты и основания . Две аминокислоты удерживают молекулу воды на месте, позволяя ей атаковать син-добавку к α-β-ненасыщенному ацил-КоА у β-углерода. Затем α-углерод захватывает другой протон, что завершает образование бета-гидроксиацил-КоА.

Из экспериментальных данных известно также, что в активном центре нет других источников протонов . Это означает, что протон, который захватывает α-углерод, принадлежит воде, которая только что атаковала β-углерод. Это означает, что гидроксильная группа и протон воды присоединяются с одной и той же стороны двойной связи – син-присоединение. Это позволяет ЭХГ образовывать стереоизомер S из 2-транс-еноил-КоА и стереоизомер R из 2-цис-еноил-КоА. Это становится возможным благодаря двум остаткам глутамата , которые удерживают воду в положении, непосредственно прилегающем к ненасыщенной двойной связи α-β. Эта конфигурация требует, чтобы активный центр ЭХГ был чрезвычайно жестким, чтобы удерживать воду в очень специфической конфигурации по отношению к ацил-КоА. Данные о механизме этой реакции не являются окончательными относительно того, является ли эта реакция согласованной (показана на рисунке) или происходит в последовательные стадии. Если это происходит последовательными шагами, промежуточный продукт идентичен тому, который был бы получен из Реакция элиминирования E1cB . ^[8]

ЭХГ механически подобен фумаразе .

Ссылки

^ «ЕС 4.2.1.17» . www.sbcs.qmul.ac.uk. Проверено 5 сентября 2018 г.
^ Jump up to: ^а ^б Алленбах, Л; Пуарье, Ю (2000). «Анализ альтернативных путей β-окисления ненасыщенных жирных кислот с использованием трансгенных растений, синтезирующих полигидроксиалканоаты в пероксисомах» . Физиология растений . 124 (3): 1159–1168. дои : 10.1104/стр.124.3.1159 . ISSN 0032-0889 . ПМК 59215 . ПМИД 11080293 .
^ Энгель К.К., Киема Т.Р., Хилтунен Ю.К., Виеренга Р.К. (февраль 1998 г.). «Кристаллическая структура еноил-КоА-гидратазы в комплексе с октаноил-КоА демонстрирует структурные адаптации, необходимые для связывания молекулы длинноцепочечной жирной кислоты-КоА». Журнал молекулярной биологии . 275 (5): 847–59. дои : 10.1006/jmbi.1997.1491 . ПМИД 9480773 .
^ Кокс Д.Л., Нельсон М.М. (2005). Ленингерские принципы биохимии (4-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. п. 647-43 . ISBN 978-0-7167-4339-2 .
^ Jump up to: ^а ^б Уилсон Дж.М., Фитшен П.Дж., Кэмпбелл Б., Уилсон Дж.Дж., Занчи Н., Тейлор Л., Уилборн С., Калман Д.С., Стаут Дж.Р., Хоффман Дж.Р., Зигенфусс Т.Н., Лопес Х.Л., Крайдер Р.Б., Смит-Райан А.Е., Антонио Дж. (февраль 2013 г.) . «Позиция Международного общества спортивного питания: бета-гидрокси-бета-метилбутират (HMB)» . Журнал Международного общества спортивного питания . 10 (1): 6. дои : 10.1186/1550-2783-10-6 . ПМК 3568064 . ПМИД 23374455 .
^ Jump up to: ^а ^б Занчи Н.Е., Герлингер-Ромеро Ф., Гимарайнш-Феррейра Л., де Сикейра Фильо М.А., Фелитти В., Лира Ф.С., Зееландер М., Ланча А.Х. (апрель 2011 г.). «Добавка HMB: эффекты и механизмы действия, связанные с клиническими и спортивными результатами» . Аминокислоты . 40 (4): 1015–1025. дои : 10.1007/s00726-010-0678-0 . ПМИД 20607321 . S2CID 11120110 . HMB является метаболитом аминокислоты лейцина (Ван Коверин и Ниссен, 1992), незаменимой аминокислоты. Первым этапом метаболизма HMB является обратимое трансаминирование лейцина в [α-KIC], которое происходит преимущественно внепеченочно (Block and Buse 1990). После этой ферментативной реакции [α-KIC] может идти по одному из двух путей. В первом случае HMB производится из [α-KIC] цитозольным ферментом диоксигеназой KIC (Sabourin and Bieber 1983). Цитозольная диоксигеназа широко охарактеризована и отличается от митохондриальной формы тем, что фермент диоксигеназа является цитозольным ферментом, тогда как фермент дегидрогеназа обнаруживается исключительно в митохондриях (Sabourin and Bieber 1981, 1983). Важно отметить, что этот путь образования HMB является прямым и полностью зависит от диоксигеназы KIC печени. Следуя этому пути, HMB в цитозоле сначала превращается в цитозольный β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА (HMG-CoA), который затем может быть направлен на синтез холестерина (Rudney 1957) (рис. 1). Фактически, многочисленные биохимические исследования показали, что HMB является предшественником холестерина (Zabin and Bloch 1951; Nissen et al. 2000).
^ Jump up to: ^а ^б Кольмайер М. (май 2015 г.). «Лейцин» . Метаболизм питательных веществ: структуры, функции и гены (2-е изд.). Академическая пресса. стр. 385–388. ISBN 978-0-12-387784-0 . Проверено 6 июня 2016 г. Энергетическое топливо: со временем большая часть лея расщепляется, образуя около 6,0 ккал/г. Около 60% поступившего в организм Leu окисляется в течение нескольких часов... Кетогенез: значительная часть (40% поступившей в организм дозы) превращается в ацетил-КоА и тем самым способствует синтезу кетонов, стероидов, жирных кислот и других соединения
Рисунок 8.57: Метаболизм L -лейцина
^ Бансон Б.Дж., Андерсон В.Е., Пецко Г.А. (февраль 2002 г.). «Структурный механизм еноил-КоА-гидратазы: три атома из одной воды добавляются либо ступенчато, либо согласованно по E1cb». Биохимия . 41 (8): 2621–9. дои : 10.1021/bi015844p . ПМИД 11851409 .

Внешние ссылки

Эноил-КоА + гидратаза в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)

[1] «ЕС 4.2.1.17» . www.sbcs.qmul.ac.uk. Проверено 5 сентября 2018 г.

[:0-2] Jump up to: ^а ^б Алленбах, Л; Пуарье, Ю (2000). «Анализ альтернативных путей β-окисления ненасыщенных жирных кислот с использованием трансгенных растений, синтезирующих полигидроксиалканоаты в пероксисомах» . Физиология растений . 124 (3): 1159–1168. дои : 10.1104/стр.124.3.1159 . ISSN 0032-0889 . ПМК 59215 . ПМИД 11080293 .

[Engel_1998-3] Энгель К.К., Киема Т.Р., Хилтунен Ю.К., Виеренга Р.К. (февраль 1998 г.). «Кристаллическая структура еноил-КоА-гидратазы в комплексе с октаноил-КоА демонстрирует структурные адаптации, необходимые для связывания молекулы длинноцепочечной жирной кислоты-КоА». Журнал молекулярной биологии . 275 (5): 847–59. дои : 10.1006/jmbi.1997.1491 . ПМИД 9480773 .

[4] Кокс Д.Л., Нельсон М.М. (2005). Ленингерские принципы биохимии (4-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. п. 647-43 . ISBN 978-0-7167-4339-2 .

[ISSN_position_stand_2013-5] Jump up to: ^а ^б Уилсон Дж.М., Фитшен П.Дж., Кэмпбелл Б., Уилсон Дж.Дж., Занчи Н., Тейлор Л., Уилборн С., Калман Д.С., Стаут Дж.Р., Хоффман Дж.Р., Зигенфусс Т.Н., Лопес Х.Л., Крайдер Р.Б., Смит-Райан А.Е., Антонио Дж. (февраль 2013 г.) . «Позиция Международного общества спортивного питания: бета-гидрокси-бета-метилбутират (HMB)» . Журнал Международного общества спортивного питания . 10 (1): 6. дои : 10.1186/1550-2783-10-6 . ПМК 3568064 . ПМИД 23374455 .

[HMB_athletic_performance-related_effects_2011_reviewb-6] Jump up to: ^а ^б Занчи Н.Е., Герлингер-Ромеро Ф., Гимарайнш-Феррейра Л., де Сикейра Фильо М.А., Фелитти В., Лира Ф.С., Зееландер М., Ланча А.Х. (апрель 2011 г.). «Добавка HMB: эффекты и механизмы действия, связанные с клиническими и спортивными результатами» . Аминокислоты . 40 (4): 1015–1025. дои : 10.1007/s00726-010-0678-0 . ПМИД 20607321 . S2CID 11120110 . HMB является метаболитом аминокислоты лейцина (Ван Коверин и Ниссен, 1992), незаменимой аминокислоты. Первым этапом метаболизма HMB является обратимое трансаминирование лейцина в [α-KIC], которое происходит преимущественно внепеченочно (Block and Buse 1990). После этой ферментативной реакции [α-KIC] может идти по одному из двух путей. В первом случае HMB производится из [α-KIC] цитозольным ферментом диоксигеназой KIC (Sabourin and Bieber 1983). Цитозольная диоксигеназа широко охарактеризована и отличается от митохондриальной формы тем, что фермент диоксигеназа является цитозольным ферментом, тогда как фермент дегидрогеназа обнаруживается исключительно в митохондриях (Sabourin and Bieber 1981, 1983). Важно отметить, что этот путь образования HMB является прямым и полностью зависит от диоксигеназы KIC печени. Следуя этому пути, HMB в цитозоле сначала превращается в цитозольный β-гидрокси-β-метилглутарил-КоА (HMG-CoA), который затем может быть направлен на синтез холестерина (Rudney 1957) (рис. 1). Фактически, многочисленные биохимические исследования показали, что HMB является предшественником холестерина (Zabin and Bloch 1951; Nissen et al. 2000).

[Leucine_metabolism-7] Jump up to: ^а ^б Кольмайер М. (май 2015 г.). «Лейцин» . Метаболизм питательных веществ: структуры, функции и гены (2-е изд.). Академическая пресса. стр. 385–388. ISBN 978-0-12-387784-0 . Проверено 6 июня 2016 г. Энергетическое топливо: со временем большая часть лея расщепляется, образуя около 6,0 ккал/г. Около 60% поступившего в организм Leu окисляется в течение нескольких часов... Кетогенез: значительная часть (40% поступившей в организм дозы) превращается в ацетил-КоА и тем самым способствует синтезу кетонов, стероидов, жирных кислот и других соединения
Рисунок 8.57: Метаболизм L -лейцина

[Bahnson_2002-8] Бансон Б.Дж., Андерсон В.Е., Пецко Г.А. (февраль 2002 г.). «Структурный механизм еноил-КоА-гидратазы: три атома из одной воды добавляются либо ступенчато, либо согласованно по E1cb». Биохимия . 41 (8): 2621–9. дои : 10.1021/bi015844p . ПМИД 11851409 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

v т и Углекислородные лиазы ( КФ 4.2) (прежде всего дегидратазы )
4.2.1: Hydro-Lyases	Carbonic anhydrase Fumarase Aconitase Enolase Alpha Enolase 2 Enoyl-CoA hydratase/3-Hydroxyacyl ACP dehydrase Methylglutaconyl-CoA hydratase Tryptophan synthase Cystathionine beta synthase Porphobilinogen synthase 3-Isopropylmalate dehydratase Urocanase Uroporphyrinogen III synthase Nitrile hydratase
4.2.2: Acting on polysaccharides	Hyaluronate lyase Pectin lyase
4.2.3: Acting on phosphates	Threonine synthase
4.2.99: Other	Carboxymethyloxysuccinate lyase Hydroperoxide lyase

v т и Ферменты
Activity	Active site Binding site Catalytic triad Oxyanion hole Enzyme promiscuity Diffusion-limited enzyme Cofactor Enzyme catalysis
Regulation	Allosteric regulation Cooperativity Enzyme inhibitor Enzyme activator
Classification	EC number Enzyme superfamily Enzyme family List of enzymes
Kinetics	Enzyme kinetics Eadie–Hofstee diagram Hanes–Woolf plot Lineweaver–Burk plot Michaelis–Menten kinetics
Types	EC1 Oxidoreductases (list) EC2 Transferases (list) EC3 Hydrolases (list) EC4 Lyases (list) EC5 Isomerases (list) EC6 Ligases (list) EC7 Translocases (list)