Jump to content

Аденилосукцинатлиаза

(Перенаправлено с ADSL (ген) )

АДСЛ
Доступные структуры
ПДБ Поиск ортологов: PDBe RCSB
Идентификаторы
Псевдонимы ADSL , AMPS, ASASE, ASL, аденилосукцинатлиаза, аденилосукцинатлиаза
Внешние идентификаторы Опустить : 608222 ; МГИ : 103202 ; Гомологен : 12 ; GeneCards : ADSL ; ОМА : ADSL — ортологи
Ортологи
Разновидность Человек Мышь
Входить
Вместе
ЮниПрот
RefSeq (мРНК)

НМ_000026
НМ_001123378
НМ_001317923
НМ_001363840

НМ_009634

RefSeq (белок)

НП_000017
НП_001116850
НП_001304852
НП_001350769

НП_033764

Местоположение (UCSC) Чр 22: 40,35 – 40,39 Мб Чр 15: 80,83 – 80,86 Мб
в PubMed Поиск [ 3 ] [ 4 ]
Викиданные
Просмотр/редактирование человека Просмотр/редактирование мыши
Аденилосукцинатлиаза
«Гомотетрамерная структура ASL у Thermotoga maritima. Домен 1 выделен красным , Домен 2 — синим , Домен 3 — желтым . Эта структура была вдохновлена ​​статьей Тота и Йейтса. [ 5 ]
Идентификаторы
Номер ЕС. 4.3.2.2
Номер CAS. 9027-81-0
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
Генная онтология АмиГО / QuickGO
Поиск
PMCarticles
PubMedarticles
NCBIproteins

Аденилосукцинатлиаза (или аденилосукциназа ) — фермент , который у человека кодируется геном ADSL . [ 6 ]

Аденилосукцинатлиаза превращает аденилосукцинат в АМФ и фумарат в рамках пуринового нуклеотидного цикла . АСЛ катализирует две реакции пути биосинтеза пуринов, в результате которых образуется АМФ; ASL расщепляет аденилсукцинат на AMP и фумарат и расщепляет SAICAR на AICAR и фумарат.

Аденилосукцинатлиаза является частью суперсемейства ферментов β-элиминирования и действует по механизму реакции E1cb . Фермент представляет собой гомотетрамер с тремя доменами в каждом мономере и четырьмя активными центрами на гомотетрамер.

Точечные мутации аденилосукцината, вызывающие снижение ферментативной активности , вызывают клинические симптомы, указывающие на дефицит аденилсукцинатлиазы .

Этот белок может использовать морфеиновую модель аллостерической регуляции . [ 7 ]

На этой блок-схеме показаны этапы биосинтеза AMP. Шаги, выделенные зеленым, показывают этапы, катализируемые ASL. Шаги, выделенные красным, показывают дефосфорилирование субстратов ASL.

Аденилосукцинатлиаза (ASL) представляет собой фермент, который катализирует две реакции de novo пути биосинтеза пуринов . В обеих реакциях он использует механизм реакции элиминирования E1cb для отщепления фумарата от субстрата. В первой реакции ASL превращает 5-аминоимидазол-(N-сукцинилокарбоксамид) риботид (SAICAR) в 5-аминоимидазол-4-карбоксамид риботид (AICAR) и фумарат. AICAR проходит еще три реакции, прежде чем он превращается в аденилосукцинат (также называемый сукциниладенозинмонофосфатом или SAMP), который ASL затем расщепляет на аденозинмонофосфат (AMP) и фумарат. [ 8 ] АСЛ важен для клеток не только из-за его участия в создании пуринов, необходимых для клеточной репликации , но и потому, что он помогает регулировать метаболические процессы, контролируя уровни АМФ и фумарата в клетке. [ 9 ]

ASL расщепляет SAICAR на AICAR и фумарат, а аденилсукцинат - на AMP и фумарат. Эта фигура была вдохновлена ​​фигурой из статьи Тота и Йейтса. [ 5 ]

Структура

[ редактировать ]

Субъединицы

[ редактировать ]

Аденилосукцинатлиаза принадлежит к суперсемейству β-элиминирующих, и поэтому ее структура представляет собой гомотетрамер. Мономер аденилосукцинатлиазы имеет три домена. У Thermotoga maritima домен 1 содержит 7 α-спиралей в остатках 1–93, включая His68, который является высококонсервативным и ранее считался каталитической кислотой в активном сайте . [ 5 ] Более поздние исследования показали, что His171 в домене 2, который ранее считался каталитическим основанием , на самом деле может действовать как каталитическая кислота, по крайней мере, в Escherichia coli . [ 9 ] мономера Домен 2 состоит из остатков 94–341 и содержит 5 α-спиралей и единственный β-лист . Домен 3 состоит из 7 α-спиралей. Ядро тетрамера состоит из четырех копий домена 2, и на каждом конце тетрамера имеется по две копии доменов 1 и 3, что придает тетрамеру D2 диэдрическую симметрию . Тетрамер имеет четыре активных центра, в каждом из которых встречаются три домена. [ 5 ]

Аденилосукцинатлиазу у людей и Bacillus subtilis можно конкурентно ингибировать с помощью аналога субстрата аденозинфосфономасляной кислоты 2'(3'),5'-дифосфата (APBADP). APBADP является конкурентным ингибитором обеих реакций, катализируемых аденилосукцинатлиазой, а кинетические исследования с APBADP показывают, что субстраты для обеих реакций используют один и тот же активный центр. [ 10 ] В катализируемой ASL реакции расщепления аденилосукцината на аденозинмонофосфат (АМФ) и фумарат АМФ должен слегка вращаться после завершения реакции и до высвобождения фумарата, чтобы оба продукта поместились в активном центре. [ 11 ]

аденилосукцинатлиазы Мутанты могут иметь значительно сниженную активность независимо от того, находится ли мутация в активном сайте или за его пределами. Вызывающие заболевание мутанты ASL R396C и R396H находятся у входа в активный сайт и имеют более низкий Vmax , чем ASL дикого типа, но мутанты K246E и L311V, находящиеся вдали от активного сайта, также вызывают снижение Vmax . Мутант ASL ​​R194C находится вдали от активного сайта, и хотя он поддерживает V max, аналогичный ASL дикого типа, было показано, что он наименее конформационно стабильен из пяти мутантов in vitro и все еще вызывает заболевание. [ 12 ]

Механизм

[ редактировать ]

Ранее считалось, что механизм действия аденилосукцинатлиазы представляет собой согласованный катализ, при котором водород на β-углероде (по отношению к уходящему азоту) отрывается каталитическим основанием, в то время как уходящий азот протонируется каталитическая кислота для элиминации Е2. [ 5 ] Более поздние данные противоречат этой идее и подтвердили, что механизм на самом деле не согласован, но что абстракция происходит сначала и существует промежуточная разновидность карбаниона , которая стабилизируется резонансом. Для обеих реакций, катализируемых ASL, сначала происходит депротонирование углерода β до уходящего азота, затем происходит образование и резонансная стабилизация карбаниона и, наконец, протонирование уходящего азота, которое вызывает разрыв связи CN. [ 9 ] Экспериментальное подтверждение депротонирования, образования карбанионов и лимитирующей стадии протонирования, вызывающей расщепление, означает, что это механизм E1cb. Самые последние данные позволяют предположить, что каталитической кислотой является His171, который ранее считался каталитическим основанием, и что несколько необычно то, что серин в положении 295 действует как каталитическое основание. Расщепление аденилосукцината до АМФ и фумарата представляет собой упорядоченный механизм уни-би, что означает, что после расщепления фумарат покидает активный центр раньше, чем это сделает АМФ. [ 13 ]

Механизм действия АСЛ. Сначала кислота депротонирует β-углерод, затем образуется карбанион, который стабилизируется резонансом, наконец, азот принимает протон и разрывается связь CN. Этот рисунок был вдохновлен статьей Цая и др. [ 9 ] ПРИМЕЧАНИЕ. Структура фумарата на этом рисунке неверна. Между атомами углерода 2 и 3 должна быть двойная связь в транс-конфигурации.

Роль в болезни

[ редактировать ]

Мутированная аденилсукцинатлиаза (ASL) вызывает у пациентов клиническое заболевание, которое называется дефицитом аденилсукцинатлиазы . Это состояние встречается редко и проявляется различной степенью психомоторной отсталости , аутизмом , мышечной атрофией и эпилепсией . [ 14 ] [ 15 ] Точная причина заболевания неизвестна, но возможные причины включают недостаточный пуриновых нуклеотидов синтез для репликации клеток , нарушение цикла пуриновых нуклеотидов и накопление субстратов до токсических уровней. Было выявлено несколько точковых мутаций, связанных с заболеванием, и те, кто гетерозиготен по точковой мутации, здоровы, но у гомозиготных развивается клиническое заболевание. [ 16 ] Число генотипов, вызывающих заболевания, продолжает увеличиваться по мере обнаружения новых мутаций, и в настоящее время идентифицировано тридцать различных точечных мутаций и одна делеция, которые вызывают дефицит аденилсукцинатлиазы. [ 17 ]

Когда субстраты ASL (аденилосукцинат и SAICAR) накапливаются из-за дефицита фермента, они дефосфорилируются и превращаются в сукциниладенозин (S-Ado) и рибозид сукциниламиноимидазолкарбоксимида (рибозид SAICA). [ 18 ] Обычно эти соединения не присутствуют в спинномозговой жидкости или моче, поскольку ASL действует на большинство молекул субстрата до того, как они смогут накопиться и фосфорилироваться. [ 15 ] В прошлом не существовало хорошего теста на дефицит аденилсукцинатлиазы, что затрудняло диагностику редкого заболевания, но недавно был разработан тест для обнаружения SAICA и S-Ado в моче. Тест стоит недорого и в небольшой выборке исследователей не дал ни ложноположительных, ни ложноотрицательных результатов. [ 19 ]

Считается, что рибозид SAICA может быть более токсичным соединением, поскольку его более высокие уровни обнаруживаются у пациентов с тяжелыми клиническими симптомами, а некоторые исследователи полагают, что S-Ado может даже оказывать защитное действие. Необходимо провести дополнительные исследования того, что определяет тяжесть заболевания, но нестабильность человеческого ASL в лабораторных условиях стала препятствием для этих исследований. [ 17 ]

Терапевтическое применение

[ редактировать ]

Поскольку устойчивость к противомалярийным препаратам возрастает, исследователи ищут новые стратегии борьбы с паразитами Plasmodium , вызывающими малярию , особенно с более смертоносным P. falciparum . Некоторые исследователи предложили рассматривать ASL как потенциальную мишень для лекарств, поскольку, хотя прерывание пути биосинтеза пуринов de novo токсично для хозяина, ASL Plasmodium имеет низкий уровень гомологии последовательностей с ASL человека, что может привести к созданию любых антиплазмодийных ASL -препаратов. достаточно специфичен, чтобы не причинить вреда человеку-хозяину. [ 20 ]

  1. ^ Jump up to: а б с GRCh38: Версия Ensembl 89: ENSG00000239900 Ensembl , май 2017 г.
  2. ^ Jump up to: а б с GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000022407 Ensembl , май 2017 г.
  3. ^ «Ссылка на Human PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  4. ^ «Ссылка на Mouse PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  5. ^ Jump up to: а б с д и Тот Э.А., Йейтс Т.О. (февраль 2000 г.). «Структура аденилосукцинатлиазы, фермента с двойной активностью в пути биосинтеза пуринов de novo» . Структура . 8 (2): 163–74. дои : 10.1016/S0969-2126(00)00092-7 . ПМИД   10673438 .
  6. ^ «Ген Энтрез: Аденилосукцинатлиаза» . Проверено 1 марта 2012 г.
  7. ^ Селвуд Т., Яффе Е.К. (март 2012 г.). «Динамическая диссоциация гомоолигомеров и контроль функции белка» . Архив биохимии и биофизики . 519 (2): 131–43. дои : 10.1016/j.abb.2011.11.020 . ПМЦ   3298769 . ПМИД   22182754 .
  8. ^ Шпигель Е.К., Колман Р.Ф., Паттерсон Д. (2006). «Дефицит аденилосукцинатлиазы». Молекулярная генетика и обмен веществ . 89 (1–2): 19–31. дои : 10.1016/j.ymgme.2006.04.018 . ПМИД   16839792 .
  9. ^ Jump up to: а б с д Цай М., Ку Дж., Ип П., Колман Р.Ф., Сигалл М.Л., Хауэлл П.Л. (июль 2007 г.). «Комплексы субстратов и продуктов аденилосукцинатлиазы Escherichia coli открывают новое понимание ферментативного механизма» . Журнал молекулярной биологии . 370 (3): 541–54. дои : 10.1016/j.jmb.2007.04.052 . ПМК   4113493 . ПМИД   17531264 .
  10. ^ Сивендран С., Колман Р.Ф. (июль 2008 г.). «Влияние нового нерасщепляемого аналога субстрата на дикого типа и сериновые мутанты в характерной последовательности аденилосукцинатлиазы Bacillus subtilis и Homo sapiens» . Белковая наука . 17 (7): 1162–74. дои : 10.1110/ps.034777.108 . ПМК   2442012 . ПМИД   18469177 .
  11. ^ Козлов Г., Нгуен Л., Пирсолл Дж., Геринг К. (сентябрь 2009 г.). «Структура фосфатсвязанной аденилосукцинатлиазы Escherichia coli идентифицирует His171 как каталитическую кислоту» . Acta Crystallographica Раздел F. 65 (Часть 9): 857–61. дои : 10.1107/S1744309109029674 . ПМЦ   2795585 . ПМИД   19724117 .
  12. ^ Арьянанда Лде З., Ли П., Антонопулос С., Колман Р.Ф. (июнь 2009 г.). «Биохимический и биофизический анализ пяти мутантов аденилосукцинатлиазы человека, связанных с заболеваниями» . Биохимия . 48 (23): 5291–302. дои : 10.1021/bi802321m . ПМЦ   2745324 . ПМИД   19405474 .
  13. ^ Булусу В., Шринивасан Б., Бопанна М.П., ​​Баларам Х. (апрель 2009 г.). «Выяснение субстратной специфичности, кинетического и каталитического механизма аденилосукцинатлиазы Plasmodium falciparum». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Белки и протеомика . 1794 (4): 642–54. дои : 10.1016/j.bbapap.2008.11.021 . ПМИД   19111634 .
  14. ^ Маасвинкель-Муйдж П.Д., Лаан Л.А., Онкенхаут В., Брауэр О.Ф., Джекен Дж., Поортуис Б.Дж. (август 1997 г.). «Дефицит аденилосукциназы, проявляющийся эпилепсией в раннем детстве». Журнал наследственных метаболических заболеваний . 20 (4): 606–7. дои : 10.1023/А:1005323512982 . ПМИД   9266401 . S2CID   52833816 .
  15. ^ Jump up to: а б Ли П., Колман Р.Ф. (февраль 2007 г.). «Экспрессия, очистка и характеристика стабильной рекомбинантной аденилосукцинатлиазы человека». Экспрессия и очистка белков . 51 (2): 227–34. дои : 10.1016/j.pep.2006.07.023 . ПМИД   16973378 .
  16. ^ Стоун Р.Л., Эйми Дж., Баршоп Б.А., Джейкен Дж., Ван ден Берге Г., Залкин Х., Диксон Дж.Э. (апрель 1992 г.). «Мутация аденилсукцинатлиазы, связанная с умственной отсталостью и аутистическими особенностями». Природная генетика . 1 (1): 59–63. дои : 10.1038/ng0492-59 . ПМИД   1302001 . S2CID   21577926 .
  17. ^ Jump up to: а б Паленчар Дж. Б., Крокко Дж. М., Колман Р. Ф. (август 2003 г.). «Характеристика мутантных аденилосукцинатлиаз Bacillus subtilis, соответствующих серьезному дефициту аденилосукцинатлиазы человека» . Белковая наука . 12 (8): 1694–705. дои : 10.1110/ps.0303903 . ПМК   2323956 . ПМИД   12876319 .
  18. ^ Джаекен Дж., Ван ден Берге Дж. (ноябрь 1984 г.). «Детский аутистический синдром, характеризующийся наличием сукцинилпуринов в жидкостях организма». Ланцет . 2 (8411): 1058–61. дои : 10.1016/s0140-6736(84)91505-8 . ПМИД   6150139 . S2CID   54275991 .
  19. ^ Мэддокс Дж., Рид Т. (январь 1989 г.). «Анализ мочи на дефицит аденилосукциназы у детей с аутизмом». Ланцет . 1 (8630): 158–9. дои : 10.1016/S0140-6736(89)91172-0 . ПМИД   2563072 . S2CID   1534130 .
  20. ^ Маршалл В.М., Коппель Р.Л. (сентябрь 1997 г.). «Характеристика гена, кодирующего аденилосукцинатлиазу Plasmodium falciparum». Молекулярная и биохимическая паразитология . 88 (1–2): 237–41. дои : 10.1016/S0166-6851(97)00054-6 . ПМИД   9274883 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: b207044b77621833fce1fac28e7ddadc__1703203260
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/b2/dc/b207044b77621833fce1fac28e7ddadc.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Adenylosuccinate lyase - 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.)