L-орнитин N5 монооксигеназа
| L-орнитин N5 монооксигеназа | |||
|---|---|---|---|
 Тетрамер орнитинмонооксигеназы, Aspergillus fumigatus | |||
| Идентификаторы | |||
| Номер ЕС. | 1.14.13.196 | ||
| 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 | ||
| |||
L-орнитин N5 монооксигеназа (КФ 1.14.13.195 [ 1 ] или ЕС 1.14.13.196 [ 2 ] ) — фермент одну , катализирующий из следующих химических реакций :
L-орнитин + НАДФН + О 2 N(5)-гидрокси-L-орнитин + НАДФ + + Н 2 О [ 1 ] [ 3 ] L-орнитин + НАД(Ф)Н + О 2 N(5)-гидрокси-L-орнитин + НАД(Ф) + + Н 2 О [ 2 ] [ 4 ]
Тремя лигандами этого фермента являются L-орнитин ( субстрат ), ФАД ( кофактор ) и НАДФН или НАД(Ф)Н (кофактор и донор электронов ). [ 5 ]
Классификация ферментов
[ редактировать ]L-орнитин-N5-монооксигеназа классифицируется под двумя номерами ЕС - EC1.14.13.195. [ 1 ] и ЕС 1.14.13.196. [ 2 ] Первая цифра 1 идентифицирует фермент как оксидоредуктазу. [ 1 ] [ 2 ] Последующие 14 относятся к тому факту, что этот фермент действует «на парных доноров, включая или восстанавливая молекулярный кислород». [ 1 ] [ 2 ] Цифра 13 идентифицирует этот фермент как использующий НАДН или НАД(Ф)Н в качестве одного донора, при этом встраивая один атом кислорода в другой. [ 1 ] [ 2 ] Вот почему для этого фермента есть два номера ЕС: один заканчивается на 195, обозначая НАДФН как донора, а 196 относится к НАД(Ф)Н как донору. [ 1 ] [ 2 ]
Структура
[ редактировать ]L-орнитин-N5-монооксигеназа принимает третичную структуру складки оксидоредуктазы Россмана , которая связывает FAD и NADP кофакторы . [ 6 ]
Кристаллографические структуры были решены для этого класса ферментов Aspergillus fumigatus . [ 7 ] Эти структуры отражают структурные изменения, которые происходят, когда фермент связывает комбинации лигандов , включая орнитин и НАДФ . [ 7 ] Дополнительные структуры также были раскрыты для штамма Af293. [ 8 ] [ 9 ] Эти структуры отражают различные окислительно-восстановительные состояния и состояния лигирования. [ 5 ] [ 8 ] [ 9 ] В следующей таблице кратко описаны эти кристаллические структуры:
| Код доступа к PDB | Описание | A. fumigatus Штамм | Источник |
|---|---|---|---|
| 4НЖ | r279a мутант | родитель | [ 7 ] |
| 4Б63 | связан с НАДФ и орнитином | " | [ 7 ] |
| 4Б64 | связан с НАДФ и лизином | " | [ 7 ] |
| 4Б65 | восстановлен и связан с НАДФН | " | [ 7 ] |
| 4Б66 | восстанавливается и связывается с НАДФ и аргинином | " | [ 7 ] |
| 4Б67 | повторно окисляется и связывается с НАДФ и орнитином | " | [ 7 ] |
| 4Б68 | повторно окисляется и связывается с НАДФ и аргинином | " | [ 7 ] |
| 4Б69 | связан с орнитином | " | [ 7 ] |
| 5СКУ | мутант N323A, связанный с НАДФ и орнитином | Аф293 | [ 8 ] |
| 6X0H | окисленный | " | [ 5 ] |
| 6X0I | окисляется и связывается с НАДФ+ | " | [ 5 ] |
| 6X0J | восстанавливается и связывается с НАДФ+ и L-орнитином | " | [ 5 ] |
| 6X0K | восстановлен и связан с L-орнитином | " | [ 5 ] |
| 7JVK | состояние покоя | " | [ 9 ] |
| 7JVL | Вариант M101A в комплексе с НАДФ+ | " | [ 9 ] |
У A. fumigatus фермент назван Af SidA в честь белка биосинтеза сидерофора A. [ 7 ] Он имеет три домена: орнитин ( субстрат ), FAD ( кофактор ) и NAD(P)H (кофактор и донор электронов ). [ 5 ] Фермент является гомотетрамером . [ 7 ]
N-гидроксилирующие ферменты флавинсодержащей монооксигеназы (NMO), такие как этот, нацелены на нуклеофильные концевые аминогруппы первичных алифатических аминов, таких как L-орнитин . [ 7 ] Фермент действует посредством многоступенчатого окислительного механизма, в котором имеется промежуточный продукт C4a-гидропероксифлавин. [ 5 ] SidA стабилизирует этот промежуточный продукт и удерживает НАДФ+ связанным на протяжении оставшейся части каталитического цикла, поскольку он необходим для стабилизации промежуточного продукта. [ 7 ] Никотинамид-рибоза и Н-связь между основной цепью и остатками Lys107, Asn293 и Ser469 располагают альфа-углерод L-орнитина так, что аминогруппа его боковой цепи может быть гидроксилирована C4a-(гидро)пероксифлавином. [ 7 ] В отличие от многих других НМО, A. fumigatus SidA действует строго на орнитин. [ 7 ] Взаимодействие с аргинином увеличивает взаимодействие между восстановленным флавином и кислородом. [ 7 ]
Активный сайт расположен внутри щели на границе между тремя доменами каждой субъединицы. SidA находится в состоянии покоя ( 6X0H ), в котором не связаны ни L-орнитин, ни НАД(Ф)Н. [ 5 ] В этом состоянии покоя имеется «внешний» активный сайт, вызванный большими вращениями изоаллоксазина FAD и перемещением тирозиновой петли на 10 Å. [ 5 ] Либо восстановление флавина, либо связывание NAD(P)H переводят активный сайт в конформацию «в» ( 6X0I ). [ 5 ]
SidA демонстрирует типичную кинетику при насыщении L-орнитином. [ 10 ] Торможение вызывается высокими концентрациями НАДФН и НАДН. [ 10 ] увеличивается в 8 раз по сравнению с НАДН. Каталитическая эффективность НАДФН [ 10 ] НАДФ+ является конкурентным ингибитором по отношению к НАДФН. [ 10 ]
Функция
[ редактировать ]Этот фермент широко распространен, особенно среди эукариот , обнаружен у грибов , Metazoa , Protista , Viridiplantae , Choanoflagellates и Icthyosporeans . [ 11 ] Среди бактерий он обнаружен у Kutzneria sp. 744, [ 3 ] [ 4 ] а орнитингидроксилаза из Pseudomonas aeruginosa имеет аналогичную структуру и сходство аминокислот на 41% со структурой A. nidulans . [ 7 ]
Помимо того, что он обнаружен в непатогенных грибах, таких как Aspergillus nidulans , он также обнаружен во многих грибковых патогенах, таких как Aspergillus fumigatus , Botrytis cinerea , Fusarium oxysporum , Magnaporthe oryzae , Sclerotinia sclerotiorum , Spizellomyces punctatus и Ustilago maydis . [ 11 ]
У A. fumigatus он классифицируется как флавопротеин , поскольку FAD является кофактором. Он катализирует FAD и NADPH-зависимое гидроксилирование L-орнитина в биосинтезе феррихромных сидерофоров триацетилфузаринина и десферриферрикроцина. [ 3 ] [ 4 ] [ 10 ] Его производят в основном в условиях ограниченного содержания железа. [ 10 ] Сидерофоры также важны для вирулентности. [ 7 ]
У Kutzneria sp. 744, этот фермент участвует в биосинтезе пиперазита, который способствует биосинтезу противогрибковых антибиотиков куцнерида . [ 3 ] [ 4 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г «ЕС 1.14.13.195» . Номенклатура ферментов IUBMB . Международный союз биохимии и молекулярной биологии.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г «ЕС 1.14.13.196» . Номенклатура ферментов IUBMB . Международный союз биохимии и молекулярной биологии.
- ^ Перейти обратно: а б с д «ЕС 1.14.13.195» . КЕГГ-фермент . Киотская энциклопедия генов и геномов (KEGG) . Проверено 22 октября 2022 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д «ЕС 1.14.13.195» . КЕГГ-фермент . Киотская энциклопедия генов и геномов (KEGG) . Проверено 22 октября 2022 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к Кэмпбелл AC, Стирс К.М., Мартин Дель Кампо Дж.С., Мехра-Чаудхари Р., Собрадо П., Таннер Дж.Дж. (сентябрь 2020 г.). «Захват конформационных состояний флавин-зависимой N -монооксигеназы в кристаллах выявляет динамику белков и флавинов» . Журнал биологической химии . 295 (38): 13239–13249. дои : 10.1074/jbc.RA120.014750 . ПМЦ 7504930 . ПМИД 32723870 .
- ^ Пол С.Э., Эггерихс Д., Вестфаль А.Х., Тишлер Д., ван Беркель В.Дж. (ноябрь 2021 г.). «Флавопротеинмонооксигеназы: универсальные биокатализаторы» . Достижения биотехнологии . 51 : 107712. doi : 10.1016/j.biotechadv.2021.107712 . ПМИД 33588053 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с Франческини С., Федкенхойер М., Фогелаар Н.Дж., Робинсон Х.Х., Собрадо П., Маттеви А. (сентябрь 2012 г.). «Структурное понимание механизма активации кислорода и селективности субстрата флавин-зависимых N-гидроксилирующих монооксигеназ». Биохимия . 51 (36): 7043–7045. дои : 10.1021/bi301072w . ПМИД 22928747 .
- ^ Перейти обратно: а б с Робинсон Р., Куреши И.А., Кланчер К.А., Родригес П.Дж., Таннер Дж.Дж., Собрадо П. (ноябрь 2015 г.). «Вклад в катализ орнитинсвязывающих остатков в орнитин-N5-монооксигеназе» . Архив биохимии и биофизики . 585 : 25–31. дои : 10.1016/j.abb.2015.09.008 . ПМК 6467063 . ПМИД 26375201 .
- ^ Перейти обратно: а б с д Кэмпбелл А.С., Робинсон Р., Мена-Агилар Д., Собрадо П., Таннер Дж.Дж. (декабрь 2020 г.). «Структурные детерминанты динамики флавина в монооксигеназе класса B». Биохимия . 59 (48): 4609–4616. doi : 10.1021/acs.biochem.0c00783 . hdl : 10919/107583 . PMID 33226785 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Чоклетт С.В., Собрадо П. (август 2010 г.). «Aspergillus fumigatus SidA представляет собой высокоспецифичную орнитингидроксилазу со связанным кофактором флавина». Биохимия . 49 (31): 6777–6783. дои : 10.1021/bi100291n . ПМИД 20614882 .
- ^ Перейти обратно: а б Здобнов Е. «Запрос 2679143» . ОртоБД . Проверено 22 октября 2022 г.
