Система расщепления глицина
| Расщепление глицина H-белком | |||
|---|---|---|---|
 уточненные структуры при 2 ангстремах и 2,2 ангстремах двух форм h-белка, липоамидсодержащего белка глициндекарбоксилазы | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | GCV_H | ||
| Пфам | PF01597 | ||
| Пфам Клан | CL0105 | ||
| ИнтерПро | ИПР002930 | ||
| ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2 | 1хтп / СКОПе / СУПФАМ | ||
| |||
| Т-белок, расщепляемый глицином, фолат-связывающий домен аминометилтрансферазы | |||
|---|---|---|---|
 кристаллическая структура компонента системы расщепления глицина: t-белок из пирококка хорикоши ot3 при разрешении 1,5 а | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | GCV_T | ||
| Пфам | PF01571 | ||
| Пфам Клан | CL0289 | ||
| ИнтерПро | ИПР006222 | ||
| ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2 | 1pj5 / SCOPe / СУПФАМ | ||
| |||
| С-концевой бочкообразный домен Т-белка, расщепляемый глицином | |||
|---|---|---|---|
 кристаллическая структура т-белка системы расщепления глицина | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | GCV_T_C | ||
| Пфам | PF08669 | ||
| ИнтерПро | ИПР013977 | ||
| ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2 | 1pj5 / SCOPe / СУПФАМ | ||
| |||
Система расщепления глицина ( GCS ) также известна как глициндекарбоксилазный комплекс или GDC . Система представляет собой серию ферментов, которые запускаются в ответ на высокие концентрации аминокислоты глицина . [ 1 ] Тот же набор ферментов иногда называют глицинсинтазой, когда он действует в обратном направлении с образованием глицина. [ 2 ] Система расщепления глицина состоит из четырех белков: Т-белка, Р-белка, L-белка и Н-белка. Они не образуют устойчивого комплекса, [ 3 ] поэтому правильнее называть ее «системой», а не «комплексом». H-белок отвечает за взаимодействие с тремя другими белками и действует как челночный транспорт для некоторых промежуточных продуктов декарбоксилирования глицина. [ 2 ] И у животных, и у растений система расщепления глицина неплотно прикреплена к внутренней мембране митохондрий. Мутации в этой ферментативной системе связаны с глициновой энцефалопатией . [ 2 ]
Компоненты
[ редактировать ]| Имя | Номер ЕС | Функция |
|---|---|---|
| P-белок ( GLDC ) | ЭК 1.4.4.2 | глициндегидрогеназа (декарбоксилирующая) или просто глициндегидрогеназа ( пиридоксальфосфат ) |
| Т-белок (GCST или AMT ) | ЭК 2.1.2.10 | аминометилтрансфераза |
| H-белок ( GCSH ) | модифицируется липоевой кислотой и взаимодействует со всеми другими компонентами в цикле восстановительного метиламинирования (катализируемого P-белком), переноса метиламина (катализируемого T-белком) и переноса электронов (катализируемого L-белком). [ 3 ] | |
| L-белок (GCSL или DLD ) | ЭК 1.8.1.4 | известен под многими названиями, но чаще всего дигидролипоилдегидрогеназа |
Функция
[ редактировать ]
У растений, животных и бактерий система расщепления глицина катализирует следующую обратимую реакцию:
- Глицин + H 4 фолат + НАД + ↔ 5,10-метилен-H 4 фолат + CO 2 + NH 3 + НАДН + H +
В ферментативной реакции H-белок активирует P-белок, который катализирует декарбоксилирование глицина и присоединяет промежуточную молекулу к H-белку для переноса к T-белку. [ 4 ] [ 5 ] H-белок образует комплекс с T-белком, который использует тетрагидрофолат и дает аммиак и 5,10-метилентетрагидрофолат . После взаимодействия с Т-белком у Н-белка остаются две полностью восстановленные тиоловые группы в липоатной группе. [ 6 ] Глициновая белковая система регенерируется, когда H-белок окисляется для регенерации дисульфидной связи в активном центре за счет взаимодействия с L-белком, что снижает НАД. + к НАДН и H + .
При соединении с серингидроксиметилтрансферазой общая реакция системы расщепления глицина становится:
- 2 глицин + НАД + + H 2 O → серин + CO 2 + NH 3 + НАДН + H +
У людей и большинства позвоночных система расщепления глицина является частью наиболее известного пути катаболизма глицина и серина. Во многом это связано с образованием 5,10-метилентетрагидрофолата , который является одним из немногих доноров С 1 в биосинтезе. [ 2 ] В этом случае метильная группа, образующаяся в результате катаболизма глицина, может быть перенесена на другие ключевые молекулы, такие как пурины и метионин .
Эта реакция и, как следствие, система расщепления глицина необходимы для фотодыхания у C 3 -растений. Система расщепления глицина принимает глицин, который образуется из нежелательного побочного продукта цикла Кальвина , и превращает его в серин , который может повторно войти в цикл. Аммиак, образующийся в системе расщепления глицина, усваивается циклом глутаминсинтетаза - глутаминоксоглутаратаминотрансфераза , но затрачивает клетку на один АТФ и один НАДФН . Положительным моментом является то, что один CO 2 производится на каждые два O 2 , которые ошибочно поглощаются клеткой, создавая некоторую ценность в цикле, истощающем энергию. составляют около половины белков митохондрий шпината Вместе белки, участвующие в этих реакциях , и гороха листьев . [ 3 ] Система глицинового расщепления постоянно присутствует в листьях растений, но в небольших количествах, пока они не подвергаются воздействию света. Во время пика фотосинтеза концентрация системы расщепления глицина увеличивается в десять раз. [ 7 ]
У анаэробных бактерий Clostridium acidiurici система расщепления глицина работает преимущественно в направлении синтеза глицина. Хотя синтез глицина через систему расщепления возможен из-за обратимости общей реакции, у животных он не наблюдается. [ 8 ] [ 9 ]
Клиническое значение
[ редактировать ]Глициновая энцефалопатия , также известная как некетотическая гиперглицинемия (NKH), представляет собой первичное заболевание системы расщепления глицина, возникающее в результате снижения функции системы расщепления глицина, вызывающего повышение уровня глицина в жидкостях организма. Впервые заболевание было клинически связано с системой расщепления глицина в 1969 году. [ 10 ] Ранние исследования показали высокие уровни глицина в крови, моче и спинномозговой жидкости. Первоначальные исследования с использованием углеродной маркировки показали снижение уровня CO 2 и продукции серина в печени, что прямо указывает на недостаточность реакции расщепления глицина. [ 11 ] Дальнейшие исследования показали, что делеции и мутации в 5'-области Р-белка являются основными генетическими причинами некетотической гиперглицинемии. . [ 12 ] В более редких случаях было обнаружено, что миссенс-мутация в генетическом коде Т-белка, приводящая к гистидина мутации в положении 42 в аргинин , приводит к некетотической гипергицинемии. Эта специфическая мутация непосредственно затронула активный центр Т-белка, вызывая снижение эффективности системы расщепления глицина. [ 13 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кикучи Дж. (июнь 1973 г.). «Система расщепления глицина: состав, механизм реакции и физиологическое значение». Мол. Клетка. Биохим . 1 (2): 169–87. дои : 10.1007/BF01659328 . ПМИД 4585091 . S2CID 22516474 .
- ^ Jump up to: а б с д Кикучи Дж. (2008). «Система расщепления глицина: механизм реакции, физиологическое значение и гиперглицинемия» . Учеб. Япония. акад. Сер. Б физ. Биол. Наука . 84 (7): 246–63. Бибкод : 2008PJAB...84..246K . дои : 10.2183/pjab.84.246 . ПМЦ 3666648 . ПМИД 18941301 .
- ^ Jump up to: а б с Дус Р., Бургиньон Ж, Нойбургер М, Ребей Ф (апрель 2001 г.). «Система глициндекарбоксилазы: увлекательный комплекс». Тенденции растениеводства . 6 (4): 167–76. дои : 10.1016/S1360-1385(01)01892-1 . ПМИД 11286922 .
- ^ Фудзивара К., Окамура К., Мотокава Ю. (октябрь 1979 г.). «Белок-переносчик водорода из куриной печени. Очистка, характеристика и роль его простетической группы, липоевой кислоты, в реакции расщепления глицина». Арх. Биохим. Биофиз . 197 (2): 454–462. дои : 10.1016/0003-9861(79)90267-4 . ПМИД 389161 .
- ^ Парес С., Коэн-Аддад С., Сикер Л., Нойбургер М., Дус Р. (май 1994 г.). «Определение рентгеновской структуры липоатсодержащего белка с разрешением 2,6 ˚. H-белок глициндекрабоксилазного комплекса из листьев гороха» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 91 (11): 4850–3. дои : 10.1073/pnas.91.11.4850 . ПМК 43886 . ПМИД 8197146 .
- ^ Фудзивара К., Окамура-Икеда К., Мотокава Ю. (сентябрь 1984 г.). «Механизм реакции расщепления глицина. Дальнейшая характеристика промежуточного продукта, присоединенного к Н-белку, и реакции, катализируемой Т-белком» . Ж. Биол. Хим . 259 (17): 10664–8. дои : 10.1016/S0021-9258(18)90562-4 . ПМИД 6469978 .
- ^ Оливер Д.Д., Нойбургер М., Бургиньон Дж., Дус Р. (октябрь 1990 г.). «Взаимодействие между компонентами ферментов мутиэнзимного комплекса глициндекарбоксилазы» . Физиология растений . 94 (4): 833–839. дои : 10.1104/стр.94.2.833 . ПМК 1077305 . ПМИД 16667785 .
- ^ Гариболди RT, Дрейк HL (май 1984 г.). «Глицинсинтаза пуринолитической бактерии Clostridium acidiurici. Очистка системы обмена глицин-СО2» . Ж. Биол. Хим . 259 (10): 6085–6089. дои : 10.1016/S0021-9258(20)82108-5 . ПМИД 6427207 .
- ^ Кикучи Г., Хирага К. (июнь 1982 г.). «Митохондриальная система расщепления глицина. Уникальные особенности декарбоксилирования глицина». Мол. Клетка. Биохим . 45 (3): 137–49. дои : 10.1007/bf00230082 . ПМИД 6750353 . S2CID 10115240 .
- ^ Ёсида Т., Кикучи Г., Тада К., Нарисава К., Аракава Т. (май 1969 г.). «Физиологическое значение системы расщепления глицина в печени человека, выявленное при исследовании гиперглицинемии». Биохим. Биофиз. Рез. Коммун . 35 (4): 577–83. дои : 10.1016/0006-291x(69)90387-8 . ПМИД 5788511 .
- ^ Хаясака К., Тада К., Фуэки Н., Накамура Ю. (июнь 1987 г.). «Некетотическая гиперглицинемия: анализ системы расщепления глицина в типичных и атипичных случаях». Ж. Педиатр . 110 (6): 873–7. дои : 10.1016/S0022-3476(87)80399-2 . ПМИД 3585602 .
- ^ Канно Дж., Хатчин Т., Камада Ф., Нарисава А., Аоки Ю., Мацубара Ю., Куре С. (март 2007 г.). «Геномная делеция в GLDC является основной причиной некетотической гиперглицинемии» . Журнал медицинской генетики . 44 (3): е69. дои : 10.1136/jmg.2006.043448 . ПМК 2598024 . ПМИД 17361008 .
- ^ Куре С., Мандель Х., Роллан М.О., Саката Ю. (апрель 1998 г.). «Миссенс-мутация (His42Arg) в гене Т-белка от крупного израильско-арабского родственника с некетотической гиперглицинемией». Хм. Жене . 102 (4): 430–4. дои : 10.1007/s004390050716 . ПМИД 9600239 . S2CID 20224399 .