Аспартоацилаза представляет собой димер двух идентичных мономеров из 313 аминокислот и в каждом из них используется кофактор цинка. [ 5 ] [ 11 ] В каждом мономере есть два различных домена: N-концевой домен из остатков 1–212 и С-концевой домен из остатков 213–313. [ 12 ] N-концевой домен аспартоацилазы подобен домену цинк-зависимых гидролаз, таких как карбоксипептидаза А. Однако карбоксипептидазы не имеют чего-то похожего на С-домен. В карбоксипептидазе А активный центр доступен для крупных субстратов, таких как объемистые С-концевые остатки полипептидов , тогда как С-домен стерически затрудняет доступ к активному центру аспартоацилазы. Вместо этого N-домен и C-домен аспартоацилазы образуют глубокий узкий канал, ведущий к активному центру. [ 5 ]
Кофактор цинка находится в активном центре и удерживается Glu-24, His-21 и His-116. [ 13 ] Субстрат удерживается Arg-63, Asn-70, Arg-71, Tyr-164, Arg-168 и Tyr-288. [ 5 ] Кофактор цинка используется для снижения pKa молекулы лигированной воды, чтобы могла произойти атака на N-ацетил-L-аспартат, и для стабилизации образующегося тетраэдрического промежуточного соединения вместе с Arg-63 и Glu-178. [ 13 ]
Мономер аспартоацилазы с N-доменом зеленого цвета, С-доменом желтым и кофактором цинка красным. Создано из 2I3C. [ 5 ] Активный центр аспартоацилазы со связанным N-фосфонамидат-L-аспартатом. Это тетраэдрический промежуточный аналог, в котором фосфор заменяет атакованный углерод. В структуре цинк, Arg-63 и Glu-178 стабилизируют тетраэдрический интермедиат. Генерируется из 2O4H. [ 13 ]
Существует два типа возможных механизмов действия цинк-зависимых гидролаз в зависимости от того, какой нуклеофил является . Первый использует депротонированную воду, а второй атакует аспартатом или глутаматом , сначала образуя ангидрид . [ 14 ] Аспартоацилаза действует по механизму депротонированной воды. [ 13 ] Цинк снижает pKa лигированной молекулы воды, и реакция протекает через атаку N-ацетил-1-аспартата, когда молекула воды депротонируется Glu-178. [ 5 ] Это приводит к образованию тетраэдрического промежуточного продукта , который стабилизируется цинком, Arg-63 и Glu-178. [ 13 ] Наконец, карбонил затем преобразуется, связь с азотом разрывается, и азот протонируется протоном, захваченным Glu-178, и все это за один согласованный шаг. [ 14 ]
Аспартоацилазный механизм. [ 13 ] Для ясности все координирующие остатки не показаны.
Аспартоацилаза используется для метаболизма N -ацетил-L-аспартата путем катализа его деацилирования. Аспартоацилаза предотвращает накопление N-ацетил-L-аспартата в мозге. Считается, что контроль уровня N-ацетил-L-аспартата необходим для развития и поддержания белого вещества . [ 5 ] Неизвестно, почему в мозге вырабатывается так много N-ацетил-L-аспартата и какова его основная функция. [ 15 ] Однако одна из гипотез заключается в том, что он потенциально может использоваться в качестве химического резервуара, из которого можно получить ацетат для синтеза ацетил-КоА или аспартат для синтеза глутамата . [ 15 ] [ 16 ] Таким образом, N-ацетил-L-аспартат может использоваться для транспортировки этих молекул- предшественников , а аспартоацилаза используется для их высвобождения. Например, N-ацетил-L-аспартат, вырабатываемый в нейронах, может транспортироваться в олигодендроциты , а высвободившийся ацетат можно использовать для синтеза миелина . [ 12 ] [ 17 ] Другая гипотеза заключается в том, что N-ацетил-L-аспартат является важным осмолитом , который действует как молекулярный водяной насос, помогая поддерживать правильный баланс жидкости в мозге. [ 18 ]
Мутации , которые приводят к потере активности аспартоацилазы, были идентифицированы как причина болезни Канавана . [ 19 ] Болезнь Канавана — редкое аутосомно-рецессивное заболевание, вызывающее губчатую дегенерацию белого вещества головного мозга и тяжелую психомоторную отсталость, обычно приводящую к смерти в молодом возрасте. [ 12 ] [ 20 ] Потеря активности аспартоацилазы приводит к накоплению N-ацетил-L-аспартата в мозге и увеличению концентрации мочи почти в 60 раз от нормального уровня. [ 19 ] Хотя точный механизм того, как потеря активности аспартоацилазы приводит к болезни Канавана, до конца не изучен, существует два основных конкурирующих объяснения. Во-первых, это приводит к нарушению синтеза миелина из-за дефицита ацетил-КоА, полученного из ацетатного продукта. [ 20 ] Другое объяснение состоит в том, что повышенные уровни N-ацетил-1-аспартата мешают нормальному механизму осморегуляции мозга , что приводит к осмотическому дисбалансу. [ 21 ]
Известно более 70 мутаций этого фермента, но наиболее распространенными являются аминокислотные замены E285A и A305E. [ 12 ] E285A снижает активность аспартоацилазы до 0,3% от ее нормальной функции и обнаруживается в 98% случаев у людей еврейского происхождения ашкенази . [ 22 ] Мутация A305E обнаруживается примерно у 40% пациентов неевреев и снижает активность примерно до 10%. [ 22 ] Из этих двух мутаций была взята кристаллическая структура мутанта E285A, показывающая, что потеря водородной связи глутамата приводит к конформационным изменениям, которые искажают активный центр и изменяют связывание субстрата, что приводит к гораздо более низкой каталитической активности. [ 12 ]
Искажение активного сайта, вызванное мутацией E285A. ООРА дикого типа находится слева (2O4H [ 5 ] ) и E285A справа (4NFR [ 12 ] ).
^ Перейти обратно: а б Чжан С., Лю Х, Сюэ Ю (январь 2012 г.). «Общий механизм кислотно-основной реакции для аспартоацилазы головного мозга человека: исследование QM/MM». Вычислительная и теоретическая химия . 980 : 85–91. дои : 10.1016/j.comptc.2011.11.023 .
Arc.Ask3.Ru Номер скриншота №: dc9c46b668fd65e635b98aa74951fbf8__1722804540 URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/dc/f8/dc9c46b668fd65e635b98aa74951fbf8.html Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1: Aspartoacylase - 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.)
