6-фосфоглюконолактоназа
| 6-фосфоглюконолактоназа | |||
|---|---|---|---|
 Кристаллизованный мономер 6-фосфоглюконолактоназы Trypanosoma brucei в комплексе с 6-фосфоглюконовой кислотой [1] | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | ПГЛС | ||
| ген NCBI | 25796 | ||
| HGNC | 8903 | ||
| МОЙ БОГ | 604951 | ||
| RefSeq | НМ_012088 | ||
| ЮниПрот | О95336 | ||
| Другие данные | |||
| Номер ЕС | 3.1.1.31 | ||
| Локус | Хр. 19 п13.2 | ||
| |||
6-Фосфоглюконолактоназа (EC 3.1.1.31, 6PGL, PGLS , систематическое название 6-фосфо- D -глюконо-1,5-лактонлактоногидролаза ) представляет собой цитозольный фермент, обнаруженный во всех организмах, который катализирует гидролиз 6-фосфоглюконолактона до 6-фосфоглюконолактоназы. кислоты в окислительной фазе пентозофосфатного пути : [2]
- 6-фосфо- D -глюконо-1,5-лактон + H 2 O = 6-фосфо- D -глюконат
Третичная структура 6PGL использует складку α/β-гидролазы с остатками активного центра, сгруппированными в петлях α-спиралей. На основании кристаллической структуры фермента предполагается, что этот механизм зависит от переноса протона остатком гистидина в активном центре. [1] 6PGL избирательно катализирует гидролиз δ-6-фосфоглюконолактона и не проявляет активности в отношении γ-изомера . [3]
Ферментный механизм
[ редактировать ]6PGL гидролиз до 6-фосфоглюконолактона 6 -фосфоглюконовой кислоты происходил через перенос протона к атому кислорода кольца O5, Было предложено, чтобы [4] похож на ксилозоизомеразу [5] и рибозо-5-фосфат-изомераза . [6] Реакция инициируется атакой гидроксид- C5 иона на сложный эфир . Образуется тетраэдрический промежуточный продукт, за которым следует устранение сложноэфирной связи, чему способствует передача протона из остатка гистидина в активном центре. Конкретный остаток, который участвует в переносе протона, ускользал от исследователей до 2009 года, поскольку предыдущие структурные исследования продемонстрировали две возможные конформации субстрата в активном центре, которые располагают кислород кольца O5 проксимально либо к остатку аргинина, либо к остатку гистидина. [1] С помощью молекулярно-динамического моделирования было обнаружено, что остаток, отдающий протон, представляет собой гистидин, а остатки аргинина участвуют только в электрической стабилизации отрицательно заряженной фосфатной группы. [4] Электрическая стабилизация фермент-субстратного комплекса также происходит между образующимся карбоксилатом и аминами основной цепи окружающих остатков глицина. [4]
Структура фермента
[ редактировать ]6PGL у Homo sapiens существует в виде мономера в цитозольных физиологических условиях и состоит из 258 аминокислотных остатков с общей молекулярной массой ~30 кДа . [7] Третичная структура фермента использует складку α/β-гидролазы с параллельными и антипараллельными -листами, окруженными восемью α-спиралями и пятью 310 β спиралями . [1] Стабильность третичной структуры белка усиливается за счет солевых мостиков между аспарагиновой кислотой и остатками аргинина ароматических боковых цепей , а также за счет взаимодействий укладки . [1] Было обнаружено, что 6PGL, выделенный из Trypanosoma brucei, связывается с Zn. 2+ ион играет некаталитическую роль, но этого не наблюдалось у других организмов, включая Thermotoga maritima и Vibrio cholerae . [1]
Биологическая функция
[ редактировать ]6-фосфоглюконолактоназа катализирует превращение 6-фосфоглюконолактона в 6-фосфоглюконовую кислоту, оба промежуточных продукта в окислительной фазе пентозофосфатного пути , в котором глюкоза превращается в рибулозо-5-фосфат . Окислительная фаза пентозофосфатного пути высвобождает CO 2 и приводит к образованию двух эквивалентов НАДФН из НАДФ. + . Конечный продукт, рибулозо-5-фосфат, далее перерабатывается организмом во время неокислительной фазы пентозофосфатного пути для синтеза биомолекул, включая нуклеотиды , АТФ и кофермент А. [2]
Фермент, который предшествует 6PGL в пентозофосфатном пути, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа , образует исключительно δ-изомер 6-фосфоглюконолактона. Однако в случае накопления это соединение может подвергнуться внутримолекулярной перегруппировке с изомеризацией в более стабильную γ-форму, которая не может быть гидролизована 6PGL и не может перейти в неокислительную фазу пентозофосфатного пути. Быстро гидролизуя δ-изомер 6-фосфоглюконолактона, 6PGL предотвращает его накопление и последующее образование γ-изомера, что было бы расточительным использованием ресурсов глюкозы, доступных клетке. [3] 6-фосфоглюконолактон также чувствителен к атаке внутриклеточных нуклеофилов , о чем свидетельствует α- N -6-фосфоглюконилирование His-меченных белков, экспрессируемых в E. coli . [8] [9] а эффективный гидролиз 6-фосфоглюконолактона с помощью 6PGL предотвращает накопление лактона и последующие токсические реакции, происходящие между промежуточным лактоном и клеткой. [3]
Актуальность заболевания
[ редактировать ]Было показано, что малярийные паразиты Plasmodium berghei и Plasmodium falciparum экспрессируют бифункциональный фермент, который проявляет активность как глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы , так и 6-фосфоглюконолактоназы, что позволяет ему катализировать первые два этапа пентозофосфатного пути. [10] Этот бифункциональный фермент был идентифицирован как лекарственная мишень для малярийных паразитов. [11] а высокопроизводительный скрининг низкомолекулярных ингибиторов привел к открытию новых соединений, которые потенциально могут быть преобразованы в мощные противомалярийные препараты . [12] [13]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Деларю М., Дюклер-Саватье Н., Микле Э., Хауз А., Гиганти Д., Уаззани Дж., Лопес П., Нильгес М., Стовен В. (февраль 2007 г.). «Трехмерная структура и значение каталитического механизма 6-фосфоглюконолактоназы Trypanosoma brucei ». Журнал молекулярной биологии . 366 (3): 868–81. дои : 10.1016/j.jmb.2006.11.063 . ПМИД 17196981 .
- ^ Перейти обратно: а б Берг Дж., Тимочко Дж., Страйер Л. (2012). Биохимия (Седьмое изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: WH Freeman and Company. стр. 600–601. ISBN 9781429229364 .
- ^ Перейти обратно: а б с Миклет Э., Стовен В., Михельс П.А., Оппердос Ф.Р., Лаллеман Ж.Ю., Даффье Ф. (сентябрь 2001 г.). «ЯМР-спектроскопический анализ первых двух этапов пентозофосфатного пути проясняет роль 6-фосфоглюконолактоназы» . Журнал биологической химии . 276 (37): 34840–6. дои : 10.1074/jbc.M105174200 . ПМИД 11457850 .
- ^ Перейти обратно: а б с Дюклер-Саватье Н., Поджи Л., Микле Э., Лопес П., Уаззани Дж., Шевалье Н., Нильгес М., Деларю М., Стовен В. (май 2009 г.). «Изучение ферментативного механизма 6-фосфоглюконолактоназы Trypanosoma brucei с использованием структурных данных и моделирования молекулярной динамики». Журнал молекулярной биологии . 388 (5): 1009–21. дои : 10.1016/j.jmb.2009.03.063 . ПМИД 19345229 .
- ^ Уитлоу М., Ховард А.Дж., Финзел Б.К., Пулос Т.Л., Уинборн Э., Джиллилэнд Г.Л. (1 марта 1991 г.). «Механизм гидридного сдвига ксилозоизомеразы, опосредованный металлами, на основе структур 1,6 A Streptomyces Rubiginosus с ксилитом и D -ксилозой». Белки . 9 (3): 153–73. дои : 10.1002/прот.340090302 . ПМИД 2006134 . S2CID 39905317 .
- ^ Чжан Р.Г., Андерссон К.Э., Савченко А., Скарина Т., Евдокимова Е., Бисли С., Эроусмит Ч.Х., Эдвардс А.М., Джоахимиак А., Моубрей С.Л. (январь 2003 г.). «Структура рибозо-5-фосфат-изомеразы Escherichia coli : повсеместного фермента пентозофосфатного пути и цикла Кальвина» . Структура . 11 (1): 31–42. дои : 10.1016/S0969-2126(02)00933-4 . ПМК 2792023 . ПМИД 12517338 .
- ^ Коллард Ф., Колле Дж. Ф., Герин И., Вейга-да-Кунья М., Ван Шафтинген Э. (октябрь 1999 г.). «Идентификация кДНК, кодирующей 6-фосфоглюконолактоназу человека, фермента, катализирующего второй этап пентозофосфатного пути (1)» . Письма ФЭБС . 459 (2): 223–6. дои : 10.1016/S0014-5793(99)01247-8 . ПМИД 10518023 . S2CID 29302175 .
- ^ Геохеган К.Ф., Диксон Х.Б., Рознер П.Дж., Хот Л.Р., Ланцетти А.Дж., Борзиллери К.А., Марр Э.С., Пеззулло Л.Х., Мартин Л.Б., ЛеМотт П.К., МакКолл А.С., Камат А.В., Стро Дж.Г. (февраль 1999 г.). «Спонтанное α- N -6-фосфоглюконилирование «His-метки» в Escherichia coli : причина дополнительной массы 258 или 178 Да в слитых белках». Аналитическая биохимия . 267 (1): 169–84. дои : 10.1006/abio.1998.2990 . ПМИД 9918669 .
- ^ Ким К.М., И Э.К., Бейкер Д., Чжан К.Ю. (май 2001 г.). «Посттрансляционная модификация N -концевой His-метки препятствует кристаллизации доменов SH3 дикого типа и мутантных SH3 из тирозинкиназы куриного src» . Acta Crystallographica Раздел D. 57 (Часть 5): 759–62. дои : 10.1107/s0907444901002918 . ПМИД 11320329 .
- ^ Кларк Дж.Л., Скоупс Д.А., Содейнде О., Мейсон П.Дж. (апрель 2001 г.). «Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа-6-фосфоглюконолактоназа. Новый бифункциональный фермент малярийных паразитов» . Европейский журнал биохимии . 268 (7): 2013–9. дои : 10.1046/j.1432-1327.2001.02078.x . ПМИД 11277923 .
- ^ Аллен С.М., Лим Э.Э., Йорцик Э., Пройсс Дж., Чуа Х.Х., Макрей Дж.И., Ральфс С., Хеусслер К., Даунтон М.Т., МакКонвилл М.Дж., Беккер К., Ральф С.А. (октябрь 2015 г.). « Plasmodium falciparum Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа-6-фосфоглюконолактоназа является потенциальной мишенью для лекарств» . Журнал ФЭБС . 282 (19): 3808–23. дои : 10.1111/февраль 13380 . ПМИД 26198663 . S2CID 46398163 .
- ^ Пройсс Дж., Хедрик М., Сергиенко Е., Пинкертон А., Мангравита-Ново А., Смит Л., Маркс С., Фишер Е., Йорцик Е., Ральфс С., Беккер К., Боде Л. (июль 2012 г.). «Высокопроизводительный скрининг низкомолекулярных ингибиторов Plasmodium falciparum глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы 6-фосфоглюконолактоназы » . Журнал биомолекулярного скрининга . 17 (6): 738–51. дои : 10.1177/1087057112442382 . ПМЦ 8765527 . ПМИД 22496096 .
- ^ Пройсс Дж., Мэлони П., Педдибхотла С., Хедрик М.П., Хершбергер П., Госалия П., Милевски М., Ли Ю.Л., Шугармен Е., Худ Б., Суяма Е., Нгуен К., Василе С., Сергиенко Е., Мангравита-Ново А., Виккьярелли М., Макэналли Д., Смит Л.Х., Рот Г.П., Диван Дж., Чунг Т.Д., Йорцик Э., Ральфс С., Беккер К., Пинкертон А.Б., Боде Л. (август 2012 г.). «Открытие Plasmodium falciparum' ингибитора глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы 6-фосфоглюконолактоназы ( R,Z )-N - ((1-этилпирролидин-2-ил)метил)-2-(2-фторбензилиден)-3-оксо- 3,4-дигидро-2H-бензо[b][1,4]тиазин-6-карбоксамид (ML276), который снижает рост паразитов in vitro » . Журнал медицинской химии . 55 (16): 7262–72. дои : 10.1021/jm300833h . ПМЦ 3530835 . ПМИД 22813531 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- 6-фосфоглюконолактоназа в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
- Коллард Ф., Колле Дж. Ф., Герин И., Вейга-да-Кунья М., Ван Шафтинген Э. (октябрь 1999 г.). «Идентификация кДНК, кодирующей 6-фосфоглюконолактоназу человека, фермента, катализирующего второй этап пентозофосфатного пути (1)» . Письма ФЭБС . 459 (2): 223–6. дои : 10.1016/S0014-5793(99)01247-8 . ПМИД 10518023 . S2CID 29302175 .
