Jump to content

Фосфорибозилглицинамидформилтрансфераза

Фосфорибозилглицинамидформилтрансфераза
Мономер формилтрансферазы GAR, человек
Идентификаторы
Номер ЕС. 2.1.2.2
Номер CAS. 2604945
Альт. имена 2-амино-N-рибозилацетамид-5'-фосфат-трансформилаза, GAR-формилтрансфераза, GAR-трансформилаза, глицинамид-рибонуклеотид-трансформилаза, GAR-TFаза, 5,10-метенилтетрагидрофолат:2-амино-N-рибозилацетамид рибонуклеотид-трансформилаза
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
Поиск
PMCarticles
PubMedarticles
NCBIproteins

Фосфорибозилглицинамидформилтрансфераза ( EC 2.1.2.2 ), также известная как глицинамидрибонуклеотидтрансформилаза ( GAR Tfase ), [1] представляет собой фермент с систематическим названием 10-формилтетрагидрофолат:5'-фосфорибозилглицинамид-N-формилтрансфераза . [2] [3] [4] Этот фермент катализирует следующую химическую реакцию

10-формилтетрагидрофолат + N 1 -(5-фосфо-D-рибозил)глицинамид тетрагидрофолат + N 2 -формил-N 1 -(5-фосфо-D-рибозил)глицинамид
Общая реакция трансформилазы GAR

Этот тетрагидрофолат-зависимый фермент (ТГФ) катализирует нуклеофильное ацильное замещение формильной группы с 10-формилтетрагидрофолата (fTHF) на N 1 -(5-фосфо-D-рибозил)глицинамид (GAR) с образованием N 2 -формил-N 1 -(5-фосфо-D-рибозил)глицинамид (fGAR), как показано выше. [5] Эта реакция играет важную роль в образовании пурина посредством de novo пути биосинтеза пуринов . Этот путь создает инозинмонофосфат (ИМФ), предшественник аденозинмонофосфата (АМФ) и гуанозинмонофосфата (ГМФ). AMP является строительным блоком для важных энергоносителей, таких как АТФ, НАД. + и FAD , и сигнальные молекулы, такие как цАМФ . Роль GARTfase в биосинтезе пуринов de novo делает ее мишенью для противораковых препаратов. [6] и его сверхэкспрессия во время постнатального развития связана с синдромом Дауна . [7] Известны два типа генов, кодирующих трансформилазу GAR у Escherichia coli : purN и purT, тогда как у человека обнаружен только purN. [8] Многие остатки в активном центре консервативны в ферментах бактерий, дрожжей, птиц и человека. [9]

Структура фермента

[ редактировать ]
Структура трансформилазы GAR в радуге от N(синий) -> C(красный). Петля, связывающая фолат, выделена черным цветом. Субстрат GAR (красный) и аналог ТГФ (синий) показаны в карманах для связывания. [10]

У человека GARTfase является частью трехфункционального фермента , который также включает глицинамидрибонуклеотидсинтазу ( GARS ) и аминоимидазолрибонуклеотидсинтетазу ( AIRS ). Этот белок (110 кДа) катализирует этапы 2, 3 и 5 биосинтеза пуринов de novo. Близость этих ферментных единиц и гибкость белка способствуют увеличению пропускной способности пути. GARTfase расположена на С-конце белка. [11]

Человеческая GARTfase была кристаллизована методом сидячей капельной диффузии и визуализирована в Стэнфордской лаборатории синхротронного излучения (SSRL) по крайней мере двумя группами. [1] [6]

Структуру можно описать двумя субдоменами, соединенными семинитевым бета-листом. N-концевой домен состоит из мононуклеотидной складки типа Россмана с четырехцепочечной частью бета-листа, окруженной с каждой стороны двумя альфа-спиралями. Бета-лист продолжается в С-концевой домен, где с одной стороны он покрыт длинной альфа-спиралью, а с другой частично подвергается воздействию растворителя. Это расщелина между двумя субдоменами, где находится активный сайт. [9]

Расщелина состоит из сайта связывания GAR и кармана, связывающего фолат. Карман для связывания фолата ограничен щелью, связывающей птеридин, областью переноса формила и областью бензоилглутамата, которые связывают птеридиновую головку и бензоилглутаматный хвост, соединенные формил-связанным азотом fTHF. Эта область, связывающая фолат, стала предметом многочисленных исследований, поскольку ее ингибирование малыми молекулами привело к открытию противоопухолевых препаратов. Было показано, что фолат-связывающая петля меняет конформацию в зависимости от pH раствора, и поэтому трансформилаза GAR человека проявляет наибольшую активность при pH 7,5–8. Условия более низкого pH (~ 4,2) также меняют конформацию петель связывания субстрата (GAR). [1]

Механизм

[ редактировать ]

Механизм PurN GARTfase

[ редактировать ]
Механизм с участием воды GAR-трансформилазы, предложенный Qiao et al.

Кляйн и др. впервые предложил механизм, основанный на молекулах воды. Одна молекула воды, возможно, удерживаемая на месте за счет водородной связи с карбоксилатной группой персистентного остатка Asp144, переносит протоны от GAR-N к THF-N. Нуклеофильный азот на концевой аминогруппе GAR атакует карбонильный углерод формильной группы ТГФ, передавая отрицательный заряд кислороду. Кляйн предполагает, что His108 стабилизирует переходное состояние за счет водородной связи с отрицательно заряженным кислородом и что образование двойной карбонильной связи приводит к разрыву связи ТГФ-N-формил. Расчеты Qiao et al. предполагают, что ступенчатый перенос протона с помощью воды от Gar-N к THF-N на 80-100 кДж/моль более выгоден, чем согласованный перенос, предложенный Кляйном. Показанный механизм предложен Qiao et al., которые, по общему признанию, не учитывали окружающие остатки в своих расчетах. [12] [13] Большая часть раннего картирования активного сайта на GAR TFase была определена с помощью бактериального фермента из-за его количества, доступного в результате его сверхэкспрессии в E. coli . [14] Используя аффинный аналог бромацетилдидеазафолата, Джеймс Инглез и его коллеги впервые идентифицировали Asp144 как остаток активного центра, вероятно, участвующий в механизме переноса формила. [15]

Механизм PurT GARTfase

[ редактировать ]

Исследования PurT-варианта трансформилазы GAR в E. coli показали, что реакция протекает через промежуточный формилфосфат. Хотя реакция in vitro может протекать без ТГФ, в целом реакция in vivo такая же. [16]

Участие в de novo биосинтезе пуринов

[ редактировать ]

GART катализирует третий этап биосинтеза пуринов de novo - образование N 2 -формил-N 1 -(5-фосфо-D-рибозил)глицинамид (fGAR) путем присоединения формила к N 1 -(5-фосфо-D-рибозил)глицинамид (GAR). [4] В E. coli фермент purN представляет собой белок массой 23 кДа. [17] но у людей он является частью трехфункционального белка массой 110 кДа, который включает в себя функции AIRS и GARS. [11] Этот белок катализирует три различных этапа пуринового пути de novo .

Актуальность заболевания

[ редактировать ]

Раковая мишень

[ редактировать ]

Из-за повышенной скорости роста и метаболических потребностей раковые клетки полагаются на биосинтез нуклеотидов de novo для достижения необходимых уровней АМФ и ГМФ. [18] Возможность блокировать любой из этапов пуринового пути de novo приведет к значительному снижению роста опухоли. Были проведены исследования как по связыванию субстрата, так и по связыванию субстрата. [19] и сайт связывания фолата [20] найти ингибиторы.

Синдром Дауна

[ редактировать ]

Предполагается, что GARTfase связана с синдромом Дауна. Ген, кодирующий трифункциональный белок человека GARS-AIRS-GART, расположен на хромосоме 21q22.1, в критической области синдрома Дауна. Белок сверхэкспрессируется в мозжечке во время постнатального развития людей с синдромом Дауна. Обычно этот белок не обнаруживается в мозжечке вскоре после рождения, но обнаруживается в больших количествах во время внутриутробного развития. [7] [21]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б с Чжан Ю., Дешарне Дж., Грисли С.Э., Бердсли Г.П., Богер Д.Л., Уилсон И.А. (декабрь 2002 г.). «Кристаллические структуры человеческой GAR-Tfase при низком и высоком pH и с субстратом бета-GAR». Биохимия . 41 (48): 14206–15. дои : 10.1021/bi020522m . ПМИД   12450384 .
  2. ^ Хартман С.К., Бьюкенен Дж.М. (июль 1959 г.). «Биосинтез пуринов. XXVI. Идентификация формильных доноров реакций трансформации». Журнал биологической химии . 234 (7): 1812–6. ПМИД   13672969 .
  3. ^ Смит Г.К., Бенкович П.А., Бенкович С.Дж. (июль 1981 г.). «L (-)-10-формилтетрагидрофолат является кофактором глицинамид-рибонуклеотид-трансформилазы из куриной печени». Биохимия . 20 (14): 4034–6. дои : 10.1021/bi00517a013 . ПМИД   7284307 .
  4. ^ Перейти обратно: а б Уоррен Л., Бьюкенен Дж. М. (декабрь 1957 г.). «Биосинтез пуринов. XIX. 2-амино-N-рибозилацетамид-5'-фосфат (глицинамид риботид) трансформилаза». Журнал биологической химии . 229 (2): 613–26. ПМИД   13502326 .
  5. ^ Макмерри, Дж. и Тадг, Б. Органическая химия биологических путей.
  6. ^ Перейти обратно: а б Коннелли С., ДеМартино Дж.К., Богер Д.Л., Уилсон И.А. (июль 2013 г.). «Биологическая и структурная оценка 10R- и 10S-метилтио-DDACTHF обнаруживает новую роль серы в ингибировании глицинамидрибонуклеотидтрансформилазы» . Биохимия . 52 (30): 5133–44. дои : 10.1021/bi4005182 . ПМЦ   3823235 . ПМИД   23869564 .
  7. ^ Перейти обратно: а б Банерджи Д., Нандагопал К. (декабрь 2007 г.). «Потенциальное взаимодействие между геном GARS-AIRS-GART и фактором транскрипции CP2/LBP-1c/LSF при болезни Альцгеймера, связанной с синдромом Дауна». Клеточная и молекулярная нейробиология . 27 (8): 1117–26. дои : 10.1007/s10571-007-9217-2 . ПМИД   17902044 .
  8. ^ Найгаард П., Смит Дж. М. (июнь 1993 г.). «Доказательства существования новой глицинамидрибонуклеотидтрансформилазы в Escherichia coli» . Журнал бактериологии . 175 (11): 3591–7. дои : 10.1128/jb.175.11.3591-3597.1993 . ПМК   204760 . ПМИД   8501063 .
  9. ^ Перейти обратно: а б Чен П., Шульце-Гахмен У, Стура Э.А., Инглезе Дж., Джонсон Д.Л., Маролевски А., Бенкович С.Дж., Уилсон И.А. (сентябрь 1992 г.). «Кристаллическая структура глицинамидрибонуклеотидтрансформилазы из Escherichia coli с разрешением 3,0 А. Целевой фермент для химиотерапии». Журнал молекулярной биологии . 227 (1): 283–92. дои : 10.1016/0022-2836(92)90698-j . ПМИД   1522592 .
  10. ^ Чжан, Ю., Дешарне, Дж., Богер, Д.Л., Уилсон, И.А. (2005) «Комплексная структура человеческой GAR Tfase с 10-(трифторацетил)-5,10-дидеазаациклической-5,6,7,8-тетрагидрофолиевой кислотой. и субстрат бета-GAR». Неопубликовано. PDB: 1RBY .
  11. ^ Перейти обратно: а б Велин М, Гроссманн Й.Г., Флодин С., Найман Т., Стенмарк П., Тресог Л., Котенёва Т., Йоханссон И., Нордлунд П., Лехтиё Л. (ноябрь 2010 г.). «Структурные исследования трифункциональной GART человека» . Исследования нуклеиновых кислот . 38 (20): 7308–19. дои : 10.1093/nar/gkq595 . ПМЦ   2978367 . ПМИД   20631005 .
  12. ^ Кляйн С., Чен П., Аревало Дж.Х., Стура Э.А., Маролевски А., Уоррен М.С., Бенкович С.Дж., Уилсон И.А. (май 1995 г.). «На пути к разработке лекарств на основе структуры: кристаллическая структура мультисубстратного аддуктного комплекса глицинамидрибонуклеотидтрансформилазы с разрешением 1,96 А». Журнал молекулярной биологии . 249 (1): 153–75. дои : 10.1006/jmbi.1995.0286 . ПМИД   7776369 .
  13. ^ Цяо QA, Цзинь Ю, Ян С, Чжан Цз, Ван М (декабрь 2005 г.). «Квантово-химическое исследование механизма действия ингибитора глицинамид-рибонуклеотид-трансформилазы: 10-формил-5,8,10-тридеазафолиевой кислоты». Биофизическая химия . 118 (2–3): 78–83. дои : 10.1016/j.bpc.2005.07.001 . ПМИД   16198047 .
  14. ^ Инглезе Дж., Джонсон Д.Л., Шиау А., Смит Дж.М., Бенкович С.Дж. (февраль 1990 г.). «Субклонирование, характеристика и аффинное мечение глицинамидрибонуклеотидтрансформилазы Escherichia coli». Биохимия . 29 (6): 1436–43. дои : 10.1021/bi00458a014 . ПМИД   2185839 .
  15. ^ Инглезе Дж., Смит Дж.М., Бенкович С.Дж. (июль 1990 г.). «Картирование активных сайтов и сайт-специфический мутагенез глицинамидрибонуклеотидтрансформилазы из Escherichia coli». Биохимия . 29 (28): 6678–87. дои : 10.1021/bi00480a018 . ПМИД   2204419 .
  16. ^ Маролевски А.Е., Маттиа К.М., Уоррен М.С., Бенкович С.Дж. (июнь 1997 г.). «Формилфосфат: предлагаемый промежуточный продукт в реакции, катализируемой трансформилазой PurT GAR Escherichia coli». Биохимия . 36 (22): 6709–16. дои : 10.1021/bi962961p . ПМИД   9184151 .
  17. ^ Никсон А.Е., Бенкович С.Дж. (май 2000 г.). «Повышение эффективности формильного переноса гибридного фермента GAR-трансформилазы» . Белковая инженерия . 13 (5): 323–7. дои : 10.1093/протеин/13.5.323 . ПМИД   10835105 .
  18. ^ Тонг X, Чжао Ф, Томпсон CB (февраль 2009 г.). «Молекулярные детерминанты биосинтеза нуклеотидов de novo в раковых клетках» . Текущее мнение в области генетики и развития . 19 (1): 32–7. дои : 10.1016/j.где.2009.01.002 . ПМК   2707261 . ПМИД   19201187 .
  19. ^ Антле В.Д., Донат Н., Хуа М., Ляо П.Л., Винс Р., Карперелли К.А. (октябрь 1999 г.). «Субстратная специфичность глицинамидрибонуклеотидтрансформилазы человека». Архив биохимии и биофизики . 370 (2): 231–5. дои : 10.1006/abbi.1999.1428 . ПМИД   10577357 .
  20. ^ Кости MP, Ferrari S (июнь 2001 г.). «Обновленная информация о целевых показателях антифолатных препаратов». Текущие цели по борьбе с наркотиками . 2 (2): 135–66. дои : 10.2174/1389450013348669 . ПМИД   11469716 .
  21. ^ Бродский Г., Барнс Т., Блескан Дж., Беккер Л., Кокс М., Паттерсон Д. (ноябрь 1997 г.). «Ген человека GARS-AIRS-GART кодирует два белка, которые дифференциально экспрессируются во время развития мозга человека и временно сверхэкспрессируются в мозжечке у людей с синдромом Дауна» . Молекулярная генетика человека . 6 (12): 2043–50. дои : 10.1093/hmg/6.12.2043 . ПМИД   9328467 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: b1785fd02ab161175378c20a2bd08d26__1710511620
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/b1/26/b1785fd02ab161175378c20a2bd08d26.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Phosphoribosylglycinamide formyltransferase - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)