Тиаминаза
| Тиаминпиридинилаза | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Номер ЕС. | 2.5.1.2 | ||
| Номер CAS. | 9030-35-7 | ||
| 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 | ||
| |||
| Аминопиримидинаминогидролаза | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Номер ЕС. | 3.5.99.2 | ||
| 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 | ||
| |||
Тиаминаза — это фермент , который метаболизирует или расщепляет тиамин на пиримидин и тиазол. это антинутриент При употреблении .
Старое название было «аневриназа». [ 1 ]
Существует два типа с разными номерами ферментной комиссии : [ 2 ]
- Тиаминпиридинилаза, тиаминаза I ( EC 2.5.1.2 , InterPro : IPR030901 )
- Аминопиримидинаминогидролаза, тинаминаза II ( EC 3.5.99.2 , InterPro : IPR027574 , IPR004305 )
- 4-амино-5-аминометил-2-метилпиримидин + H 2 O <=> 4-амино-5-гидроксиметил-2-метилпиримидин + NH 2 + [ 5 ]
- H 2 O + тиамин <=> 4-амино-5-гидроксиметил-2-метилпиримидин + 5-(2-гидроксиэтил)-4-метилтиазол + H + [ 5 ]
- Продуцируется множеством растений и бактерий. У этих организмов он в основном отвечает за спасение тиамина пиримидина из продуктов распада, а не за расщепление тиамина. [ 5 ] У бактерий он остается внутри клеток. [ 6 ]
Структура и функции
[ редактировать ]Тиаминаза I
[ редактировать ]Тиаминаза I отщепляет пиримидиновое кольцо тиамина от тиазолиевого кольца по метиленовому мостику. Оттуда он добавляет основное соединение к пиримидину, создавая аналог-ингибитор тиамина. Тиаминаза I способна использовать множество нуклеофильных субстратов, расщепляющих CN, таких как цистеин, пиридин, анилин, вератриламин, дитиотреитол и хинолин. [ 7 ]
При анализе структуры тиаминазы I обнаруживается складка, аналогичная таковой у периплазматических связывающих белков группы II, таких как мальтозосвязывающий белок. [ 8 ] Эти периплазматические связывающие белки имеют два домена, каждый из которых содержит α/β-складку. Эти два домена объединяются, образуя глубокую щель, соединенную тремя сегментами кроссовера. Благодаря этой структуре ученые предположили, что тиаминаза I могла возникнуть из доисторического периплазматического связывающего белка, который отвечал за поглощение тиамина. [ 8 ] Между двумя доменами в щели находится активный центр тиаминазы I. Вдоль щели расположены четыре кислотных остатка и шесть тирозиновых остатков. Чтобы тиамин мог взаимодействовать с тиаминазой I, он располагается в активном центре между пиримидином и Asp272 посредством двух водородных связей. Glu241 активирует Cys113 для атаки C6 пиримидина. Это образует цвиттер-ионный промежуточный продукт. [ 8 ] Glu241 вызывает протонирование и нуклеофильную атаку, что приводит к разрыву связи между пиримидином и тиазолом. При наблюдении кристаллической структуры он имеет два домена типа α/β, разделенных большой щелью. При комнатной температуре две молекулы имеют некристаллографическую двойную ось, соединенную сульфат-ионом. [ 9 ]
Тиаминаза II
[ редактировать ]Тиаминаза II расщепляет, но не добавляет основное соединение. Тиаминаза II может использовать в качестве нуклеофила только воду . [ 10 ]
Было обнаружено, что тиаминаза II представляет собой TenA. Чтобы разорвать связь CN между тиазолом и пиримидином, тиаминаза использует только воду в качестве нуклеофила. При просмотре тиаминазы II обнаруживается кристаллическая структура, состоящая из 11 спиралей, окружающих глубокий кислотный карман. [ 8 ] Каждый мономер, присутствующий в четвертичной структуре, взаимодействует с двумя другими мономерами. Существует несколько остатков, таких как Tyr112, Phe208, Tyr47 и Tyr163, которые вносят определенный вклад в среду π-складывания, окружающую лиганд HMP. [ 8 ] Боковая цепь Glu205 образует водородную связь с азотом N1 пиримидинового кольца. Затем Tyr163 и боковая цепь Asp44 объединяются, образуя водородные связи с N3 и N4'. [ 8 ] Наконец, каталитический остаток Cys135 располагается рядом с C2 в пиридиновом кольце, чтобы завершить расщепление тиамина на его гетероциклы. [ 8 ]
Источники
[ редактировать ]Этот фермент можно найти в различных источниках. Его можно найти в морских организмах, растениях и бактериях. Поскольку тиамин (витамин B 1 ) является очень важным веществом, необходимым для метаболических путей почти всех организмов, введение тиаминазы в систему может быть очень вредным. Часто организм получает этот фермент, поглощая другой организм, который его несет. В большинстве случаев добыча рыбы содержит одну из бактерий, вырабатывающих этот фермент. Когда эту добычу едят в сыром виде без обработки, бактерии передаются потребителю. [ 11 ] Потребитель в конечном итоге заболеет и даже умрет из-за дефицита тиамина . Это было замечено в различных лабораторных исследованиях. Благодаря этим исследованиям фермент был обнаружен у рыб-зебр, а также у рыб-корнетов. [ 11 ] Приготовление продуктов, содержащих тиаминазу, обычно инактивирует фермент. [ 11 ]
К источникам тиаминазы я отношу:
- Растения: орляк-орляк (тормоз), [ 12 ] нарду , [ 12 ] хвощ . [ 13 ]
- Рыба, включая рыбу-зебру, [ 11 ] карп и золотая рыбка . [ 14 ]
- Такие бактерии, как Paenibacillus thiaminolyticus (ранее называвшиеся Bacillus ), [ 15 ] Клостридии спорогенес , [ 12 ] C. ботулинический [ 7 ]
- Африканский шелкопряд Anaphe venata ; этот фермент более термоустойчив, чем другие тиаминазы, и требует более длительного времени приготовления. [ 16 ]
Источники тиаминазы II включают:
Эффекты
[ редактировать ]Функция
[ редактировать ]До сих пор неясно, что делает тиаминаза с рыбами, бактериальными клетками или насекомыми, которые ее содержат. Считается, что у папоротников тиаминаза I обеспечивает защиту от насекомых. [ 18 ]
Исследования показали, что тиамингидролаза (тиаминаза II), которая первоначально считалась участвующей исключительно в расщеплении тиамина, на самом деле была идентифицирована как играющая роль в расщеплении тиамина с сохранением пиримидинового фрагмента. Продукт гидролиза тиамина N-формил-4-амино-5-аминометил-2-метилпиримидин транспортируется в клетку, деформилируется амидогидролазой ylmB и гидролизуется до риботида 5-аминоимидазола. [ 19 ]
При проглатывании
[ редактировать ]В 1941 году он был описан как причина смертоносной атаксической невропатии у лисиц, выращиваемых на фермах, которых кормили сырым карпом . [ 20 ]
Он также известен как причина цереброкортикального некроза крупного рогатого скота и полиоэнцефаломазии овец, поедающих растения, содержащие тиаминазу. [ 21 ] [ 22 ]
Когда-то это приводило к экономическим потерям при выращивании рыболовства , например, у желтохвоста, которого кормили сырым анчоусом в качестве единственного корма в течение определенного периода, а также у морского леща и радужной форели . Та же проблема изучается в системе естественной пищевой цепи. [ 23 ]
Личинки дикого шелкопряда Anaphe venata употребляются в пищу в тропических лесах Нигерии в качестве дополнительного белкового питания, а содержащаяся в них термостойкая тиаминаза вызывает острую сезонную мозжечковую атаксию, называемую африканской сезонной атаксией или нигерийской сезонной атаксией . [ 24 ]
В 1860–1861 годах Берк и Уиллс были первыми европейцами, пересекшими Австралию с юга на север; по возвращении они питались в основном сырым папоротником нарду . Не исключено, что это привело к их гибели из-за чрезвычайно высокого уровня тиаминазы, содержащейся в нарду. Аборигены готовили нарду, замачивая спорокарпы в воде как минимум на день, чтобы избежать последствий дефицита тиамина , который может возникнуть в результате употребления в пищу листьев в сыром виде. В дневниках исследователей они отметили множество симптомов дефицита тиамина, поэтому считается, что они не замачивали нарду достаточно долго. В конечном итоге дефицит тиамина мог привести к их гибели. [ 2 ] Примечательно отметить, что существует несколько других гипотез относительно того, что могло убить Берка и Уиллса, и с ними широко не согласны как историки, так и ученые. [ нужна ссылка ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Фудзита А., Нос Ю., Кодзука С., Таширо Т., Уэда К., Сакамото С. (май 1952 г.). «Исследования тиаминазы. I. Активация распада тиамина органическими основаниями» . Журнал биологической химии . 196 (1): 289–95. дои : 10.1016/S0021-9258(18)55732-X . ПМИД 12980969 .
- ^ Перейти обратно: а б Тиаминазы
- ^ «ФЕРМЕНТ - 2.5.1.2 тиаминпиридинилаза» . энзим.expasy.org .
- ^ «УниПрот П45741» . www.uniprot.org .
- ^ Перейти обратно: а б с «ФЕРМЕНТ - 3.5.99.2 аминопиримидинаминогидролаза» . энзим.expasy.org .
- ^ Перейти обратно: а б Накацука Т., Сузуки К., Накано Ю., Китаока С. (1988). «Физико-химические свойства внутриклеточной тиаминазы II Bacillus aneurinolyticus». Витамины (Япония) . 62 : 15–2
- ^ Перейти обратно: а б Сиковиц, доктор медицинских наук; Шоме, Б; Чжан, Ю; Бегли, ТП; Илик, SE (5 ноября 2013 г.). «Структура комплекса тиаминаза I/тиамин Clostridium botulinum C143S демонстрирует архитектуру активного сайта» . Биохимия . 52 (44): 7830–9. дои : 10.1021/bi400841g . ПМЦ 3883099 . ПМИД 24079939 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Юргенсон, Кристофер Т.; Бегли, Тадг П.; Илик, Стивен Э. (2009). «Структурные и биохимические основы биосинтеза тиамина» . Ежегодный обзор биохимии . 78 : 569–603. doi : 10.1146/annurev.biochem.78.072407.102340 . ISSN 0066-4154 . ПМК 6078420 . ПМИД 19348578 .
- ^ Кампобассо, Нино; Костелло, Коллин А.; Кинсленд, Синтия; Бегли, Тадг П.; Илик, Стивен Э. (1 ноября 1998 г.). «Кристаллическая структура тиаминазы-I из Bacillus t hiaminolyticus при разрешении 2,0 Å» . Биохимия . 37 (45): 15981–15989. дои : 10.1021/bi981673l . ISSN 0006-2960 . ПМИД 9843405 .
- ^ «Тиаминаза — обзор | Темы ScienceDirect» . www.sciencedirect.com . Проверено 24 октября 2023 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д Рихтер, Кэтрин А.; Эванс, Эллисон Н.; Хеппелл, Скотт А.; Заичек, Джеймс Л.; Тиллитт, Дональд Э. (13 января 2023 г.). «Генетическая основа активности тиаминазы I у позвоночных рыбок данио Danio rerio» . Научные отчеты 13 (1): 698. Бибкод : 2023НатСР..13..698Р . дои : 10.1038/ s41598-023-27612-5 ISSN 2045-2322 . ПМЦ 9839694 . ПМИД 36639393 .
- ^ Перейти обратно: а б с Нкклири Б.В., Чик Б.Ф. (1977). «Очистка и свойства тиаминазы I из Нарду (Marsilea Drummondii)». Фитохимия . 16 (2): 207–213. дои : 10.1016/S0031-9422(00)86787-4 .
Ферменты тиаминазы I, присутствующие в культуральных растворах Bacillus thiaminolyticus [3-5] и Clostridium sporogenes [6-8], были высокоочищены и проведены детальные кинетические исследования. Но, несмотря на важность фермента тиаминазы I при отравлении папоротником-орляком-орляком [9], имеется ограниченная информация о свойствах той или иной тиаминазы папоротника.
- ^ Фабр Б., Гей Б., Бофилс П. Тиаминазная активность в хвоще полевом и его экстрактах. Лекарственные растения и фитотерапия. 1993;26(3):190–197.
- ^ Бось М, Козик А (февраль 2000 г.). «Некоторые молекулярные и ферментативные свойства гомогенного препарата тиаминазы I, очищенной из печени карпа». Журнал белковой химии . 19 (2): 75–84. дои : 10.1023/А:1007043530616 . ПМИД 10945431 . S2CID 24767144 .
- ^ Виттлифф Дж.Л., Эйрт Р.Л. (февраль 1968 г.). «Внеклеточная тиаминаза I Bacillus thiaminolyticus. I. Очистка и физико-химические свойства». Биохимия . 7 (2): 736–44. дои : 10.1021/bi00842a032 . ПМИД 4966932 .
- ^ Нишимунэ Т., Ватанабэ Ю., Окадзаки Х., Акаи Х. (2000). «Тиамин разлагается из-за энтомофагии Anaphe spp. у пациентов с сезонной атаксией в Нигерии» . Дж. Нутр . 130 (6): 1625–28. дои : 10.1093/jn/130.6.1625 . ПМИД 10827220 .
Тиаминаза в буферном экстракте куколок Anaphe относилась к I типу.
- ^ Томс А.В., Хаас А.Л., Парк Дж.Х., Бегли Т.П., Илик С.Е. (февраль 2005 г.). «Структурная характеристика регуляторных белков TenA и TenI из Bacillus subtilis и идентификация TenA как тиаминазы II». Биохимия . 44 (7): 2319–29. дои : 10.1021/bi0478648 . ПМИД 15709744 .
- ^ Веттер Дж (2010). «Токсикологические и медицинские аспекты наиболее распространенного вида папоротников Pteridium aquilinum (L.) Kuhn». Работа с папоротниками: проблемы и приложения . стр. 361–375. дои : 10.1007/978-1-4419-7162-3_25 . ISBN 978-1-4419-7161-6 .
- ^ Дженкинс А.Х., Шинс Г., Потот С., Сан Г., Бегли Т.П. (август 2007 г.). «Новый путь спасения тиамина». Химическая биология природы . 3 (8): 492–7. дои : 10.1038/nchembio.2007.13 . ПМИД 17618314 .
- ^ Грин Р.Г., Карлсон В.Е., Эванс Калифорния (1941). «Афицитарная болезнь лисиц, вызываемая кормлением рыбой». Журнал питания . 21 (3): 243–256. дои : 10.1093/jn/21.3.243 .
- ^ Рамос Х.Дж., Марка С., Лосте А., Гарсиа де Халон Х.А., Фернандес А., Кубель Т. (февраль 2003 г.). «Биохимические изменения у внешне нормальных овец из стад, пораженных полиоэнцефаломаляцией». Коммуникации по ветеринарным исследованиям . 27 (2): 111–24. дои : 10.1023/А:1022807119539 . ПМИД 12718505 . S2CID 20679160 .
- ^ Эванс У.К. (1975). «Тиаминазы и их воздействие на животных». Витамины и гормоны . 33 : 467–504. дои : 10.1016/S0083-6729(08)60970-X . ISBN 978-0-12-709833-3 . ПМИД 779253 .
- ^ Фишер Дж.П., Браун С.Б., Вустер Г.В., Баузер П.Р. (декабрь 1998 г.). «Уровни тиамина в материнской крови, яйцах и личинках коррелируют с выживаемостью личинок атлантического лосося, не имеющего выхода к морю». Журнал питания . 128 (12): 2456–66. doi : 10.1093/jn/128.12.2456 (неактивен 31 января 2024 г.). ПМИД 9868194 .
{{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на январь 2024 г. ( ссылка ) - ^ Адамолекун Б., Адамолекун В.Е., Сонибаре А.Д., Софовора Г. (март 1994 г.). «Двойное слепое плацебо-контролируемое исследование эффективности тиамина гидрохлорида при сезонной атаксии у нигерийцев». Неврология . 44 (3, часть 1): 549–51. дои : 10.1212/wnl.44.3_part_1.549 . ПМИД 8145931 . S2CID 42463444 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- тиаминаза + I в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
- тиаминаза + II в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
