Jump to content

β-глюкуронидаза

(Перенаправлено с Бета-глюкуронидаза )
β-глюкуронидаза
глюкуронидазы Гомотетрамер
(предполагаемая биологическая единица) [1]
Идентификаторы
Номер ЕС. 3.2.1.31
Номер CAS. 9001-45-0
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
β-глюкуронидаза
Асимметричная единица β-глюкуронидазы, показывающая остатки активного центра Glu451, Tyr504 и Glu540, а также потенциально поддерживающий остаток Asn450. [1]
Идентификаторы
Символ ГУСБ
ген NCBI 2990
HGNC 4696
МОЙ БОГ 611499
RefSeq НМ_000181
ЮниПрот P08236
Другие данные
Номер ЕС 3.2.1.31
Локус Хр. 7 кв11.21
Искать
StructuresSwiss-model
DomainsInterPro

β-глюкуронидазы являются членами гликозидаз семейства ферментов , которые катализируют расщепление сложных углеводов . [2] Человеческая β-глюкуронидаза представляет собой тип глюкуронидазы (член семейства гликозидаз 2), который катализирует гидролиз остатков β- D - глюкуроновой кислоты с невосстанавливающего конца мукополисахаридов (также называемых гликозаминогликанами ), таких как гепарансульфат . [2] [3] [4] Человеческая β-глюкуронидаза расположена в лизосоме . [5] В кишечнике β-глюкуронидаза щеточной каймы преобразует конъюгированный билирубин в неконъюгированную форму для реабсорбции. β-глюкуронидаза также присутствует в грудном молоке, что способствует развитию желтухи новорожденных . Белок кодируется геном GUSB у человека. [6] [7] и геном uidA у бактерий. [8]

Структура

[ редактировать ]

Человеческая β-глюкуронидаза синтезируется в виде мономера массой 80 кДа (653 аминокислоты) до того, как протеолиз удаляет 18 аминокислот с С- конца с образованием мономера массой 78 кДа. [9] [10] массой 332 кДа β-глюкуронидаза существует в виде гомотетрамера . [11] β-глюкуронидаза содержит несколько примечательных структурных образований, в том числе тип β-цилиндра, известный как цилиндр желеобразного рулона и цилиндр TIM . [1]

Механизм катализа

[ редактировать ]

Человеческая β-глюкуронидаза гомологична ферменту coli Escherichia β-галактозидазе . [12] [13] Эти гомологичные отношения, а также знание того, что гликозидазы часто осуществляют гидролиз, катализируемый двумя кислотными остатками , позволили разработать механистическую гипотезу. Эта гипотеза предполагает, что два остатка глутаминовой кислоты Glu540 и Glu451 являются нуклеофильными и кислотными остатками соответственно и что тирозиновый остаток Tyr504 также участвует в катализе. В подтверждение этой гипотезы экспериментальные мутации в любом из этих трех остатков приводят к значительному снижению ферментативной активности. Повышенная активность мутантного фермента E451A (где Glu451 заменен остатком аланина ) после добавления азида согласуется с Glu451 в качестве кислотно-основного остатка. [14] Используя анализ меченых пептидов β-глюкуронидазы после гидролиза субстрата, который вступает в очень стабильную промежуточную стадию, исследователи определили, что Glu540 является нуклеофильным остатком. [15]

Хотя конкретный тип нуклеофильного замещения, используемый β-глюкуронидазой, неясен, данные о механизмах их гомологов в семействе гликозидаз позволяют предположить, что эти реакции качественно являются реакциями S N 2 . Реакции протекают через переходное состояние с характеристиками иона оксокарбения . Первоначально эти механизмы, из-за этой характеристики переходного состояния оксокарбения, были предложены как реакции S N 1 , протекающие через дискретный промежуточный ион оксокарбения . Однако более поздние данные свидетельствуют о том, что эти состояния ионов оксокарбения имеют время жизни 10 фемтосекунд - 0,1 наносекунды (аналогично периоду колебаний связи ). Эти времена жизни слишком коротки, чтобы их можно было отнести к промежуточному продукту реакции. Из этих данных следует, что эти реакции, хотя и имеют вид S N 1 из-за характеристик ионов оксокарбения в их переходных состояниях, качественно должны быть S N 2 . реакциями [2]

Специфическая активность Tyr504 в каталитическом механизме неясна. [14] Путем сравнения со структурными данными гомологичного фермента ксиланазы было высказано предположение, что Tyr504 β-глюкуронидазы может стабилизировать уходящий нуклеофил (Glu540) или модулировать его активность. [16]

В дополнение к этим остаткам было высказано предположение, что консервативный остаток аспарагина (Asn450) стабилизирует субстрат за счет действия водородной связи в 2-гидроксильной группе сахарного субстрата. [11] [17]

Синдром Слая

[ редактировать ]

Дефицит β-глюкуронидазы приводит к аутосомно-рецессивному наследственному метаболическому заболеванию, известному как синдром Слая или мукополисахаридоз VII. Дефицит этого фермента приводит к накоплению у пациента негидролизованных мукополисахаридов. Это заболевание может быть чрезвычайно изнурительным для пациента или привести к водянке плода еще до рождения. Кроме того, у выживших больных наблюдаются умственная отсталость, низкий рост, грубые черты лица, аномалии позвоночника, увеличение печени и селезенки. [5] Это заболевание было смоделировано на линиях мышей, а также на семействе собак. [19] [20] Совсем недавно исследователи обнаружили семейство кошек, у которого наблюдается дефицит активности β-глюкуронидазы. Источником этого снижения активности была идентифицирована мутация E351K (Glu351 мутирует до остатка лизина). Glu351 консервативен у млекопитающих, что указывает на важную функцию этого остатка. структуры человека Исследование рентгеновской кристаллической позволяет предположить, что этот остаток (Glu352 в человеческом ферменте), который скрыт глубоко внутри TIM бочкообразного домена , может быть важен для стабилизации третичной структуры фермента. [18] Судя по кристаллической структуре, Arg216, член домена желейного рулона белка, образует солевой мостик с Glu352; следовательно, Glu352, вероятно, участвует в стабилизации взаимодействия между двумя различными трехмерными доменами фермента. [1]

Использование в качестве репортерного гена

[ редактировать ]

В молекулярной биологии β-глюкуронидаза используется в качестве репортерного гена для мониторинга экспрессии генов в клетках млекопитающих и растений. Мониторинг активности β-глюкуронидазы с помощью анализа GUS позволяет определить пространственную и временную экспрессию рассматриваемого гена. [21]

  • Изображения молекулярной графики были созданы с использованием пакета Chimera из Ресурса биокомпьютеров, визуализации и информатики Калифорнийского университета в Сан-Франциско. [22]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б с д и ж ПДБ : 1BHG ; Джайн С., Дрендел В.Б., Чен З.В., Мэтьюз Ф.С., Слай В.С., Грабб Дж.Х. (апрель 1996 г.). «Структура β-глюкуронидазы человека обнаруживает потенциальные лизосомальные нацеливания и мотивы активного центра». Структурная биология природы . 3 (4): 375–81. дои : 10.1038/nsb0496-375 . ПМИД   8599764 . S2CID   28862883 .
  2. ^ Jump up to: а б с Синнотт М., изд. (1998). Комплексный биологический катализ . Том. 1. Манчестер, Великобритания: Академик Пресс. стр. 119–138 . ISBN  978-0-12-646864-9 .
  3. ^ Маккартер JD, Withers SG (декабрь 1994 г.). «Механизмы ферментативного гидролиза гликозидов». Современное мнение в области структурной биологии . 4 (6): 885–92. дои : 10.1016/0959-440X(94)90271-2 . ПМИД   7712292 .
  4. ^ Синнотт М.Л. (1990). «Каталитические механизмы ферментативного переноса гликозила». Хим. преп . 90 (7): 1171–1202. дои : 10.1021/cr00105a006 .
  5. ^ Jump up to: а б Найхан В.Л., Баршоп Б., Озанд П. (2005). Атлас метаболических заболеваний (2-е изд.). Лондон, Великобритания: Ходдер Арнольд. стр. 100-1 501–503, 546–550. ISBN  978-0-340-80970-9 .
  6. ^ Осима А., Кайл Дж.В., Миллер Р.Д., Хоффманн Дж.В., Пауэлл П.П., Грабб Дж.Х., Слай В.С., Тропак М., Гиз К.С., Гравий Р.А. (февраль 1987 г.). «Клонирование, секвенирование и экспрессия кДНК β-глюкуронидазы человека» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 84 (3): 685–9. Бибкод : 1987PNAS...84..685O . дои : 10.1073/pnas.84.3.685 . ПМК   304280 . ПМИД   3468507 .
  7. ^ «Ген Энтрез: глюкуронидаза GUSB, бета» .
  8. ^ Мартинс М.Т., Ривера И.Г., Кларк Д.Л., Стюарт М.Х., Вулф Р.Л., Олсон Б.Х. (июль 1993 г.). «Распределение последовательностей гена uidA в изолятах Escherichia coli в водных источниках и сравнение с экспрессией активности бета-глюкуронидазы в среде 4-метилумбеллиферил-β-D-глюкуронида» . Прикладная и экологическая микробиология . 59 (7): 2271–6. Бибкод : 1993ApEnM..59.2271M . дои : 10.1128/АЕМ.59.7.2271-2276.1993 . ПМК   182268 . ПМИД   8357258 .
  9. ^ Ислам М.Р., Грабб Дж.Х., Слай В.С. (октябрь 1993 г.). «С-концевой процессинг бета-глюкуронидазы человека. Пропептид необходим для полного проявления каталитической активности, внутриклеточного удержания и правильного фосфорилирования» . Журнал биологической химии . 268 (30): 22627–33. дои : 10.1016/S0021-9258(18)41574-8 . ПМИД   8226771 .
  10. ^ Шипли Дж. М., Грабб Дж. Х., Слай В. С. (июнь 1993 г.). «Роль гликозилирования и фосфорилирования в экспрессии активной β-глюкуронидазы человека» . Журнал биологической химии . 268 (16): 12193–8. дои : 10.1016/S0021-9258(19)50325-8 . ПМИД   8505339 .
  11. ^ Jump up to: а б с Ким Х.В., Мино К., Исикава К. (декабрь 2008 г.). «Кристаллизация и предварительный рентгеноструктурный анализ эндоглюканазы Pyrococcus horikoshii» . Акта Кристаллографика. Раздел F. Структурная биология и кристаллизационные связи . 64 (Часть 12): 1169–71. дои : 10.1107/S1744309108036919 . ПМЦ   2593689 . ПМИД   19052378 .
  12. ^ Хенриссат Б, Байрох А (август 1993 г.). «Новые семейства в классификации гликозилгидролаз на основе сходства аминокислотных последовательностей» . Биохимический журнал . 293 (Часть 3) (3): 781–8. дои : 10.1042/bj2930781 . ПМЦ   1134435 . ПМИД   8352747 .
  13. ^ Хенриссат Б (декабрь 1991 г.). «Классификация гликозилгидролаз, основанная на сходстве аминокислотных последовательностей» . Биохимический журнал . 280 (Часть 2) (2): 309–16. дои : 10.1042/bj2800309 . ПМЦ   1130547 . ПМИД   1747104 .
  14. ^ Jump up to: а б Ислам М.Р., Томацу С., Шах Г.Н., Грабб Дж.Х., Джайн С., Слай В.С. (август 1999 г.). «Остатки активного центра β-глюкуронидазы человека. Доказательства наличия Glu (540) в качестве нуклеофила и Glu (451) в качестве кислотно-основного остатка» . Журнал биологической химии . 274 (33): 23451–5. дои : 10.1074/jbc.274.33.23451 . ПМИД   10438523 .
  15. ^ Jump up to: а б Вонг А.В., Хе С., Грабб Дж.Х., Слай В.С., Уизерс С.Г. (декабрь 1998 г.). «Идентификация Glu-540 как каталитического нуклеофила бета-глюкуронидазы человека с помощью масс-спектрометрии электрораспылением» . Журнал биологической химии . 273 (51): 34057–62. дои : 10.1074/jbc.273.51.34057 . ПМИД   9852062 .
  16. ^ Jump up to: а б «EzCatDB: T00066» . EzCatDB: База данных каталитических механизмов . Архивировано из оригинала 17 июня 2009 г. Проверено 12 декабря 2008 г.
  17. ^ Jump up to: а б Хенриссат Б., Каллебо И., Фабрега С., Лен П., Морнон Дж. П., Дэвис Дж. (июль 1995 г.). «Консервативный каталитический механизм и предсказание общей складки для нескольких семейств гликозилгидролаз» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 92 (15): 7090–4. Бибкод : 1995PNAS...92.7090H . дои : 10.1073/pnas.92.15.7090 . ПМК   41477 . ПМИД   7624375 .
  18. ^ Jump up to: а б Файф Дж.К., Куржалс Р.Л., Лассалин М.Э., Хентхорн П.С., Алур П.Р., Ван П., Вулф Дж.Х., Гигер У., Хаскинс М.Е., Паттерсон Д.Ф., Сан Х., Джейн С., Юки Н. (июнь 1999 г.). «Молекулярная основа дефицита бета-глюкуронидазы кошек: животная модель мукополисахаридоза VII». Геномика . 58 (2): 121–8. дои : 10.1006/geno.1999.5825 . ПМИД   10366443 .
  19. ^ Биркенмайер Э.Х., Дэвиссон М.Т. , Бимер В.Г., Ганшоу Р.Е., Фоглер К.А., Гвинн Б., Лайфорд К.А., Малтаис Л.М., Вавжиняк К.Дж. (апрель 1989 г.). «Мышиный мукополисахаридоз VII типа. Характеристика мыши с дефицитом бета-глюкуронидазы» . Журнал клинических исследований . 83 (4): 1258–66. дои : 10.1172/JCI114010 . ПМК   303816 . ПМИД   2495302 .
  20. ^ Хаскинс М.Э., Десник Р.Дж., ДиФерранте Н., Ежик П.Ф., Паттерсон Д.Ф. (октябрь 1984 г.). «Дефицит бета-глюкуронидазы у собаки: модель мукополисахаридоза человека VII» . Педиатрические исследования . 18 (10): 980–4. дои : 10.1203/00006450-198410000-00014 . ПМИД   6436780 .
  21. ^ Марат С.В., МакИвен Дж.Э. (февраль 1995 г.). «Векторы с репортерным геном gus для идентификации и количественного определения промоторных областей в Saccharomyces cerevisiae ». Джин . 154 (1): 105–7. дои : 10.1016/0378-1119(94)00845-J . ПМИД   7867935 .
  22. ^ Петтерсен Э.Ф., Годдард Т.Д., Хуанг CC, Коуч Г.С., Гринблатт Д.М., Мэн Э.К., Феррин Т.Е. (октябрь 2004 г.). «UCSF Chimera — система визуализации для поисковых исследований и анализа» (PDF) . Журнал вычислительной химии . 25 (13): 1605–12. дои : 10.1002/jcc.20084 . ПМИД   15264254 . S2CID   8747218 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: ecd80f35f8f284ac65b3ccf47be0caac__1702309380
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/ec/ac/ecd80f35f8f284ac65b3ccf47be0caac.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
β-Glucuronidase - 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.)