Пуриносома
Пуриносома представляет собой предполагаемый мультиферментный комплекс , который осуществляет de novo биосинтез пуринов внутри клетки. Предполагается, что он включает все шесть человеческих ферментов, идентифицированных как непосредственные участники этого десятиэтапного пути биосинтеза, превращающего фосфорибозилпирофосфат в инозинмонофосфат :
| Шаг(и) | Символ | Описание |
|---|---|---|
| 1 | ППАТ | фосфорибозилпирофосфатамидотрансфераза |
| 2,3,5 | GART | трехфункциональная фосфорибозилглицинамидформилтрансфераза/фосфорибозилглицинамидсинтетаза/фосфорибозиламиноимидазолсинтетаза |
| 4 | ПФАС | фосфорибозилформилглицинамидинсинтаза |
| 6,7 | ПАИКС | бифункциональная фосфорибозиламиноимидазолкарбоксилаза |
| 8 | АДСЛ | аденилосукцинатлиаза |
| 9,10 | АТИК | бифункциональная 5-аминоимидазол-4-карбоксамид рибонуклеотид формилтрансфераза/ИМФ-циклогидролаза |
История [ править ]
Гипотеза [ править ]
Было высказано предположение, что ферменты многоступенчатого de novo пути биосинтеза пуринов образуют мультиферментный комплекс, облегчающий передачу субстрата между каждым ферментом пути. Между типами существуют небольшие различия в пути; однако существует 13 ферментов, которые можно считать частью этого пути биосинтеза. [1] Несколько отдельных ферментативных функций консолидировались в одиночных бифункциональных или трифункциональных полипептидных цепях у высших организмов, что позволяет предположить, что между ферментами существуют стабильные физические взаимодействия. [2] [3] Функциональная консолидация этапов 2, 3 и 5 пути в один фермент у высших организмов, таких как человек, предполагает физическую локальную близость фермента на этапе 4 к трехфункциональному ферменту. [2] [4] [5]
Доказательства комплекса [ править ]
Ферменты биосинтеза пуринов можно подвергать совместной очистке при определенных условиях. [6] [7] Комплекс двух ферментов конкретного пути GART и ATIC можно выделить с помощью фермента, продуцирующего кофактор, C1THF-синтазы и SHMT1. [8] Кинетические исследования показывают доказательства канала субстрата между PPAT и GART, но не удалось получить доказательства их физического белок-белкового взаимодействия. [9] К настоящему времени не удалось выделить мультиферментный комплекс, включающий все ферменты биосинтеза пуринов.
Пуриносомные макротела [ править ]
Пуриносомные макротельца (также могут называться тельцами, кластерами, фокусами, точками) описывают сборку человеческих ферментов биосинтеза пуринов с флуоресцентными метками в тельца, видимые с помощью флуоресцентной микроскопии. Теория пуриносомных тел утверждает, что пуриносомные тела собираются из белков, обычно рассеянных в клетке, и эта сборка проявляется, когда потребность в пуринах превышает количество, поставляемое путем спасения пуринов , например, когда внеклеточная среда истощена пуринами. В дополнение к 6 белкам пути биосинтеза пуринов пуриносомные макротельца состоят как минимум из 10 дополнительных белков, не участвующих в биосинтезе пуринов. Из-за природы их экспрессии и ассоциации с белками клеточного ответа на стресс пуриносомные макротельца на самом деле могут представлять собой агрегированные белковые тельца .
Первоначальное открытие [ править ]
Считалось, что пуриносома человека была идентифицирована в 2008 году благодаря наблюдению, что временно экспрессируемые GFP слитые конструкции белков биосинтеза пуринов образуют макротельца. [11] [12] Позже с помощью того же подхода было обнаружено, что фолатный фермент, не участвующий непосредственно в пути биосинтеза пуринов, 5,10-метенилтетрагидрофолатсинтаза (MTTHFS), является частью пуриносомных макротел. [13] Биологическая значимость включения этого фолатного фермента в пуриносомные макротельца неясна: хотя он обеспечивает субстрат для трехфункционального фолатного фермента C1THF-синтазы, который генерирует ключевой кофактор для биосинтеза пуринов, C1THF-синтаза не является частью пуриносомных макротел. [11] Любопытно, что уровни гипоксантина не изменяют макротела пуриносом. [11] но добавление аденозина или гуанозина подавляет образование макромолекулярных тел, образуемых фолатным ферментом. [13]
Агрегация [ править ]
Более поздние исследования 2013 года подтвердили интерпретацию того, что эти макротельца могут быть артефактами агрегированных белков, которые обычно возникают в результате экспрессии слитых белков. [10] Было обнаружено, что характеристики пуриносомных тел являются общими для характеристик канонических белковых агрегатов, таких как индукция перекисью. Хотя также было обнаружено, что пуриносомные тельца связаны с ранней гибелью клеток, неясно, были ли эти тельца причиной этого стресса или, скорее, индикатором стрессированных клеток.
Расхождения [ править ]
Ингибирование микротрубочек полимеризации нокодазолом блокирует образование пуриносомных макротел и снижает поток биосинтеза пуринов de novo . [14] Однако нокодазол также блокирует образование агресом , что усложняет интерпретацию этих наблюдений. Частичное ингибирование казеинкиназы 2 низкомолекулярными ингибиторами - 4,5,6,7-тетрабром-1H-бензимидазол (TBI), 2-диметиламино-4,5,6,7-тетрабром-1H-бензимидазол (DMAT), тетрабромоцинамминовая кислота (TBCA) или эллаговая кислота Было обнаружено, что индуцируют образование пуриносомных макротельц, в то время как другой ингибитор, 4,5,6,7-тетрабромбензотриазол (TBB), индуцирует образование пуриносомных макротельц при низкой концентрации, но не при высокой концентрации, и вызывает диссоциацию телец, образующихся в ответ на DMAT. [15] Интерпретацию этих данных усложняет тот факт, что ингибирование казеинкиназы 2, как известно, нарушает сотни клеточных процессов, в том числе белковый гомеостаз , который регулирует агрегацию белков .
Дополнительные члены пуриносомных макротельц [ править ]
- метенилтетрагидрофолатсинтетаза (MTTHFS) (обеспечивает субстрат для синтазы C1THF ) [13]
- Белок теплового шока 70 [10] [16]
- Белок теплового шока 90 [10] [16]
- Убикитин [10]
- Сумка5 [16]
- Шаг 1/переход [16]
- стр.23 [16]
- DnaJ-C7 [16]
- DnaJ-A1 [16]
из макротел пуриносом исключенные Белки ,
- Синтаза C1THF (обеспечивает одноуглеродные единицы для этапов биосинтеза пуринов 3 и 9) [11] [16]
- ШМТ1 [11] [16]
- DnaJ-C14 [16]
- DnaJ-B1 [16]
- G3BP [16]
- Агресомный маркер GP250 [16] (хотя его совместная локализация может обсуждаться) [17]
Ссылки [ править ]
- ^ Корнберг, А. (1982). «Дополнение к репликации ДНК». Сан-Франциско: Фриман .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Хеникофф, С.; Кин, Массачусетс; Слоан, С.; Блескан Дж.; Хардс, Р.; Паттерсон, Д. (1986). «Множественные активности ферментов пуринового пути кодируются в одном генетическом локусе у дрозофилы» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 83 (3): 720–24. дои : 10.1073/pnas.83.3.720 . ПМК 322936 . ПМИД 3080748 .
- ^ Маркотт ЭМ; Пеллегрини М; Нг HL; Райс ДВ; Йейтс ТО; Айзенберг Д. (1999). «Обнаружение функции белка и белок-белковых взаимодействий по последовательностям генома». Наука . 285 (5428): 751–3. CiteSeerX 10.1.1.535.9650 . дои : 10.1126/science.285.5428.751 . ПМИД 10427000 .
- ^ Паттерсон, Д.; Грау, С.; Джонс, К. (1981). «Демонстрация с помощью генетики соматических клеток координации регуляции генов двух ферментов синтеза пуринов, закрепленных за 21 хромосомой человека» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 78 (1): 405–409. Бибкод : 1981ПНАС...78..405П . дои : 10.1073/pnas.78.1.405 . ПМК 319062 . ПМИД 6941256 .
- ^ Хард, Р.Г.; Бенкович, С.Дж.; Ван Керен, ML; Грау, СЛ; Драбкин, Х.А.; Паттерсон, Д. (1986). «Присвоение третьего гена биосинтеза пуринов (глицинамидрибонуклеотидтрансформилазы) к хромосоме 21 человека» . Американский журнал генетики человека . 39 (2): 179–185. ПМК 1683921 . ПМИД 3529945 .
- ^ Роу, ПБ; Маккеймс, Э.; Мэдсен, Г.; Зауэр, Д.; Эллиотт, Х. (1978). «Синтез пуринов de novo в печени птиц. Совместная очистка ферментов и свойства пути» . Ж. Биол. Хим . 253 (21): 7711–21. дои : 10.1016/S0021-9258(17)34428-9 . ПМИД 701284 .
- ^ Маккэрнс, Э.; Фэйи, Д.; Зауэр, Д.; Роу, П.Б. (1983). «Синтез пуринов de novo в лимфоцитах человека. Частичная совместная очистка ферментов и некоторые свойства пути» . Ж. Биол. Хим . 258 (3): 1851–56. дои : 10.1016/S0021-9258(18)33066-7 . ПМИД 6296113 .
- ^ Смит, ГК; Мюллер, WT; Вассерман, Г.Ф.; Тейлор, штат Вирджиния; Бенкович, С.Дж. (1980). «Характеристика ферментного комплекса, включающего ферменты биосинтеза пуринов de novo, требующие фолиевой кислоты». Биохимия . 19 (18): 4313–21. дои : 10.1021/bi00559a026 . ПМИД 7417406 .
- ^ Дж. Рудольф; Дж. Стуббе (1995). «Исследование механизма переноса фосфорибозиламина от глутаминфосфорибозилпирофосфатамидотрансферазы к глицинамидрибонуклеотидсинтетазе». Биохимия . 34 (7): 2241–2250. дои : 10.1021/bi00007a019 . ПМИД 7532005 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и Алиса Чжао; Марк Цечанский; Джаганнатх Сваминатан; Линдси Кук; Эндрю Д. Эллингтон; Эдвард М. Маркотт (6 февраля 2013 г.). «Транзифицированные пуриновые биосинтетические ферменты образуют стрессовые тела» . ПЛОС ОДИН . 8 (2): e56203. Бибкод : 2013PLoSO...856203Z . дои : 10.1371/journal.pone.0056203 . ПМК 3566086 . ПМИД 23405267 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и Сонгон Ан; и др. (2008). «Обратимая компартментализация новопуриновых биосинтетических комплексов в живых клетках». Наука . 320 (5872): 103–106. Бибкод : 2008Sci...320..103A . дои : 10.1126/science.1152241 . ПМИД 18388293 . S2CID 24119538 .
- ^ Хун Чжао; Джаррод Б. Френч; Е Фан; Стивен Дж. Бенкович (3 апреля 2013 г.). «Пуриносома, мультибелковый комплекс, участвующий в биосинтезе пуринов de novo у человека» . хим. Коммун . 285 (15): 11093–11099. дои : 10.1039/c3cc41437j . ПМЦ 3877848 . ПМИД 23575936 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Марта С. Филд; Дональд Д. Андерсон; Патрик Дж. Стовер (2011). «Mthfs является важным геном у мышей и компонентом пуриносомы» . Фронт Генет . 2 (36): 36. doi : 10.3389/fgene.2011.00036 . ПМЦ 3268590 . ПМИД 22303332 .
- ^ Сонгон Ан; Ицзюнь Дэн; Джон В. Томшо; Минджунг Кён; Стивен Дж. Бенкович (20 июля 2010 г.). «Механизм формирования функциональных метаболических макромолекулярных комплексов с помощью микротрубочек» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 107 (29): 12872–12876. Бибкод : 2010PNAS..10712872A . дои : 10.1073/pnas.1008451107 . ПМК 2919939 . ПМИД 20615962 .
- ^ Сонгон Ан; Минджунг Кён; Жасмина Дж. Аллен; Кеван М. Шокат; Стивен Дж. Бенкович (9 апреля 2010 г.). «Динамическая регуляция метаболического мультиферментного комплекса протеинкиназой СК2» . J Биол Хим . 285 (15): 11093–11099. дои : 10.1074/jbc.M110.101139 . ПМК 2856985 . ПМИД 20157113 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м Френч, JB; и др. (28 января 2013 г.). «Шаперонный аппарат Hsp70/Hsp90 участвует в сборке пуриносомы» . Труды Национальной академии наук . 110 (7): 2528–2533. Бибкод : 2013PNAS..110.2528F . дои : 10.1073/pnas.1300173110 . ISSN 0027-8424 . ПМЦ 3574928 . ПМИД 23359685 .
- ^ Алиса Чжао; Марк Цечанский; Джаганнатх Сваминатан; Линдси Кук; Эндрю Эллингтон; Эдвард Маркотт. «По тем же стандартам предыдущая работа тоже не может быть» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 4 февраля 2014 года . Проверено 20 апреля 2013 г.