Jump to content

Триптофансинтаза

Триптофансинтаза
Субъединицы: бета-субъединица , альфа-субъединица с PLP , IGP.
Идентификаторы
Номер ЕС. 4.2.1.20
Номер CAS. 9014-52-2
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

Триптофансинтаза или триптофансинтетаза представляет собой фермент ( EC 4.2.1.20 ), который катализирует два последних этапа биосинтеза триптофана . [1] [2] Обычно встречается у эубактерий . [3] Архебактерии , [4] Протисты , [5] Грибы , [6] и растения [7] он отсутствует Однако в Animalia . [8] Обычно он встречается в виде тетрамера α2β2. [9] [10] Субъединицы α катализируют обратимое образование индола и глицеральдегид-3-фосфата (G3P) из индол-3-глицеринфосфата (IGP). Субъединицы β катализируют необратимую конденсацию индола и серина с образованием триптофана в реакции, зависимой от пиридоксальфосфата (PLP). Каждый α-активный центр соединен с β-активным центром гидрофобным каналом длиной 25 ангстрем, содержащимся внутри фермента. Это облегчает диффузию индола, образующегося в α-активных центрах, непосредственно к β-активным центрам в процессе, известном как каналирование субстрата . [11] Активные центры триптофансинтазы аллостерически связаны. [12]

Структура фермента

[ редактировать ]
подпись.
Активные центры субъединиц α и β с предполагаемыми каталитическими остатками

Субъединицы

[ редактировать ]

Триптофансинтаза обычно существует в виде комплекса α-ββ-α. Субъединицы α и β имеют молекулярную массу 27 и 43 кДа соответственно. Субъединица α имеет бочкообразную конформацию TIM . Субъединица β имеет конформацию складчатого типа II и сайт связывания, примыкающий к активному сайту для одновалентных катионов. [13] Их сборка в комплекс приводит к структурным изменениям обеих субъединиц, приводящим к реципрокной активации. Существует два основных механизма межсубъединичной коммуникации. Во-первых, взаимодействуют домен COMM β-субъединицы и α-петля2 α-субъединицы. Кроме того, существуют взаимодействия между остатками αGly181 и βSer178. [14] Активные центры регулируются аллостерически и претерпевают переходы между открытым, неактивным и закрытым, активным состояниями. [12]

Гидрофобный канал

[ редактировать ]

Активные центры α и β разделены гидрофобным каналом длиной 25 ангстрем, содержащимся внутри фермента, обеспечивающим диффузию индола. Если бы канала не существовало, индол, образующийся в α-активном сайте, быстро диффундировал бы и терялся бы в клетке, поскольку он гидрофобен и может легко проникать через мембраны. Таким образом, канал необходим для функционирования ферментного комплекса. [15]

Ферментативный механизм

[ редактировать ]
подпись.
Предлагаемый механизм триптофансинтазы

Конечная реакция триптофансинтазы превращает индол-3-глицеринфосфат и серин в глицеральдегид-3-фосфат, триптофан и воду. Реакция протекает в две стадии, каждая из которых катализируется одной из субъединиц:

Реакция, катализируемая триптофансинтазой.

реакция α-субъединицы

[ редактировать ]

Субъединица α катализирует образование индола и G3P в результате ретро-альдольного расщепления IGP. Считается, что αGlu49 и αAsp60 непосредственно участвуют в катализе, как показано. [11] Стадией, лимитирующей скорость, является изомеризация IGP. [16] См. изображение 2.

реакция β-субъединицы

[ редактировать ]

Субъединица β катализирует реакцию β-замещения, в которой индол и серин конденсируются с образованием триптофана в реакции, зависимой от PLP. Считается, что βLys87, βGlu109 и βSer377 принимают непосредственное участие в катализе, как показано. [11] Опять же, точный механизм не был окончательно определен. См. изображение 2.

Биологическая функция

[ редактировать ]

Триптофансинтаза обычно встречается в эубактериях, архебактериях, протистах, грибах и растениях. Он отсутствует у таких животных, как человек. Триптофан – одна из двадцати стандартных аминокислот и одна из девяти незаменимых аминокислот для человека. Таким образом, триптофан является необходимым компонентом рациона человека.

Область применения подложки

[ редактировать ]

Известно также, что триптофансинтетаза принимает аналоги индола, например, фторированные или метилированные индолы, в качестве субстратов, образуя соответствующие аналоги триптофана. [17]

Актуальность заболевания

[ редактировать ]

Поскольку у людей нет триптофансинтазы, этот фермент исследовался в качестве потенциальной мишени для лекарств . [18] Однако считается, что у бактерий есть альтернативные механизмы производства аминокислот, которые могут сделать этот подход менее эффективным. В любом случае, даже если препарат только ослабляет бактерии, он все равно может быть полезен, поскольку бактерии уже уязвимы во враждебной среде хозяина. Таким образом, ингибирование триптофансинтазы вместе с другими PLP-ферментами в метаболизме аминокислот может помочь решить медицинские проблемы. [19]

Ингибирование триптофансинтазы и других PLP-ферментов в метаболизме аминокислот было предложено для:

Эволюция

[ редактировать ]

Считается, что на ранних этапах эволюции ген trpB2 был дублирован. Одна копия вошла в оперон trp как trpB2i, что позволило его экспрессировать с помощью trpA. TrpB2i образовывал временные комплексы с TrpA и при этом однонаправленно активировал TrpA. Другая копия осталась снаружи как trpB2o и выполняла существующую роль или играла новую, например, действуя как белок-спасатель для индола. TrpB2i превратился в TrpB1, который сформировал постоянные комплексы с trpA, что привело к двунаправленной активации. Преимущество белка-спасителя индола уменьшилось, и ген TrpB был утерян. Наконец, гены TrpB1 и TrpA были слиты, что привело к образованию бифункционального фермента. [22]

Историческое значение

[ редактировать ]

Триптофансинтаза была первым идентифицированным ферментом, который обладал двумя каталитическими свойствами, которые были тщательно изучены. Он также был первым, кто использовал каналирование субстрата. Таким образом, этот фермент широко изучен и представляет большой интерес. [11]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Данн М.Ф., Никс Д., Нго Х., Барендс Т.Р., Шлихтинг И. (июнь 2008 г.). «Триптофансинтаза: работа направляющей наномашины». Тенденции биохимических наук . 33 (6): 254–64. дои : 10.1016/j.tibs.2008.04.008 . ПМИД   18486479 .
  2. ^ Майлз Э.В. (1991). «Структурные основы катализа триптофансинтазой». Достижения энзимологии и смежных областей молекулярной биологии . Достижения в энзимологии и смежных областях молекулярной биологии. Том. 64. стр. 93–172. дои : 10.1002/9780470123102.ch3 . ISBN  9780470123102 . ПМИД   2053470 .
  3. ^ Яблонски П., Яблонски Л., Пинтадо О., Шриранганатан Н., Хауд С. (сентябрь 1996 г.). «Триптофансинтаза: идентификация B-субъединицы триптофансинтазы Pasteurella multocida с помощью антисыворотки против штамма PI059» . Микробиология . 142 : 115–21. дои : 10.1099/13500872-142-1-115 . ПМИД   8581158 .
  4. ^ Ласкано А., Диас-Вильгомес Э., Миллс Т., Оро Дж. (март 1995 г.). «Об уровнях специфичности ферментативного субстрата: значение для ранней эволюции метаболических путей». Достижения в космических исследованиях . 15 (3): 345–56. дои : 10.1016/S0273-1177(99)80106-9 . ПМИД   11539248 .
  5. ^ Андерсон И., Уоткинс Р., Самуэльсон Дж., Спенсер Д., Майорос В., Грей М., Лофтус Б. (август 2005 г.). «Открытие генов в геноме Acanthamoeba castellanii». Протист . 156 (2): 203–14. дои : 10.1016/j.protis.2005.04.001 . ПМИД   16171187 .
  6. ^ Ирландия К., Пикхаус Н., Лу П., Сангари Р., Чжан А., Масурекар П., Ан З. (апрель 2008 г.). «Ген триптофансинтетазы TRP1 Nodulisporium sp.: молекулярная характеристика и его связь с производством нодулиспоровой кислоты А». Appl Microbiol Biotechnol . 79 (3): 451–9. дои : 10.1007/s00253-008-1440-3 . ПМИД   18389234 . S2CID   7230896 .
  7. ^ Санджая, Сяо П.Ю., Су Р.К., Ко СС, Тонг К.Г., Ян Р.Ю., Чан М.Т. (апрель 2008 г.). «Сверхэкспрессия триптофансинтазы бета 1 Arabidopsis thaliana (AtTSB1) в Arabidopsis и томатах придает устойчивость к кадмиевому стрессу». Окружающая среда растительной клетки . 31 (8): 1074–85. дои : 10.1111/j.1365-3040.2008.01819.x . ПМИД   18419734 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  8. ^ Эккерт С.К., Кублер Э., Хоффманн Б., Браус Г.Х. (июнь 2000 г.). «Ген trpB, кодирующий триптофансинтазу, Aspergillus nidulans регулируется системой перекрестного контроля». Мол Ген Генет . 263 (5): 867–76. дои : 10.1007/s004380000250 . ПМИД   10905354 . S2CID   22836208 .
  9. ^ Ахмед С.А., Майлз Э.В. , Дэвис Д.Р. (март 1985 г.). «Кристаллизация и предварительные рентгенокристаллографические данные комплекса триптофансинтазы альфа-2-бета-2 из Salmonella typhimurium» . Журнал биологической химии . 260 (6): 3716–3718. дои : 10.1016/s0021-9258(19)83682-7 . ПМИД   3882715 .
  10. ^ Хайд CC, Ахмед С.А., Падлан Э.А., Майлз Э.В., Дэвис Д.Р. (ноябрь 1988 г.). «Трехмерная структура мультиферментного комплекса триптофансинтазы альфа 2 бета 2 из Salmonella typhimurium» . Журнал биологической химии . 263 (33): 17857–17871. дои : 10.1016/s0021-9258(19)77913-7 . ПМИД   3053720 .
  11. ^ Перейти обратно: а б с д Рабони С., Беттати С., Моцарелли А. (апрель 2009 г.). «Триптофансинтаза: находка для энзимологов». Cell Mol Life Sci . 66 (14): 2391–403. дои : 10.1007/s00018-009-0028-0 . hdl : 11381/2293687 . ПМИД   19387555 . S2CID   30220030 .
  12. ^ Перейти обратно: а б Фатми М.К., Ай Р., Чанг, Калифорния (сентябрь 2009 г.). «Синергетическая регуляция и лиганд-индуцированные конформационные изменения триптофансинтазы». Биохимия . 48 (41): 9921–31. дои : 10.1021/bi901358j . ПМИД   19764814 .
  13. ^ Гришин Н.В., Филлипс М.А., Голдсмит Э.Дж. (июль 1995 г.). «Моделирование пространственной структуры орнитиндекарбоксилаз» . Белковая наука . 4 (7): 1291–304. дои : 10.1002/pro.5560040705 . ПМК   2143167 . ПМИД   7670372 .
  14. ^ Шнайдер Т.Р., Герхардт Э., Ли М., Лян П.Х., Андерсон К.С., Шлихтинг И. (апрель 1998 г.). «Замыкание петли и межсубъединичная связь в триптофансинтазе». Биохимия . 37 (16): 5394–406. дои : 10.1021/bi9728957 . ПМИД   9548921 .
  15. ^ Хуан Икс, Холден Х.М., Раушел Ф.М. (2001). «Канализирование субстратов и промежуточных продуктов в реакциях ферментативного катализа». Анну Рев Биохим . 70 : 149–80. doi : 10.1146/annurev.biochem.70.1.149 . ПМИД   11395405 .
  16. ^ Андерсон К.С., Майлз Э.В. , Джонсон К.А. (май 1991 г.). «Серин модулирует каналирование субстрата в триптофансинтазе. Новый межсубъединичный механизм запуска» . J Биол Хим . 266 (13): 8020–33. дои : 10.1016/S0021-9258(18)92934-0 . ПМИД   1902468 .
  17. ^ Уилкокс М. (июнь 1974 г.). «Ферментативный синтез аналогов L-триптофана». Аналитическая биохимия . 59 (2): 436–440. дои : 10.1016/0003-2697(74)90296-6 . ПМИД   4600987 .
  18. ^ Перейти обратно: а б с Чаудхари К., Роос Д.С. (сентябрь 2005 г.). «Геномика простейших для открытия лекарств» . Нат Биотехнология . 23 (9): 1089–91. дои : 10.1038/nbt0905-1089 . ПМК   7096809 . ПМИД   16151400 .
  19. ^ Беккер Д., Зельбах М., Ролленхаген С., Баллмайер М., Мейер Т.Ф., Манн М., Буманн Д. (март 2006 г.). «Надежный метаболизм сальмонеллы ограничивает возможности для новых противомикробных препаратов». Природа . 440 (7082): 303–7. дои : 10.1038/nature04616 . ПМИД   16541065 . S2CID   4426157 .
  20. ^ Колдуэлл Х.Д., Вуд Х., Крейн Д., Бэйли Р. (июнь 2003 г.). «Полиморфизмы в генах триптофансинтазы Chlamydia trachomatis позволяют различать генитальные и глазные изоляты» . Джей Клин Инвест . 111 (11): 1757–69. дои : 10.1172/JCI17993 . ПМК   156111 . ПМИД   12782678 .
  21. ^ Кулик В., Хартманн Э., Вейанд М., Фрей М., Герл А., Никс Д., Данн М.Ф., Шлихтинг И. (сентябрь 2005 г.). «О структурных основах каталитического механизма и регуляции α-субъединицы триптофансинтазы Salmonella typhimurium и BXI кукурузы, двух эволюционно родственных ферментов». Дж Мол Биол . 352 (3): 608–20. дои : 10.1016/j.jmb.2005.07.014 . ПМИД   16120446 .
  22. ^ Леопольдседер С., Хеттвер С., Штернер Р. (ноябрь 2006 г.). «Эволюция мультиферментных комплексов: случай триптофансинтазы». Биохимия . 45 (47): 14111–9. дои : 10.1021/bi061684b . ПМИД   17115706 .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: cc1c8fe1a0dbebfb89611feda5dab9bd__1720021320
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/cc/bd/cc1c8fe1a0dbebfb89611feda5dab9bd.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Tryptophan synthase - 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.)