Шикиматдегидрогеназа

Шикиматдегидрогеназа, N-концевой домен
Шикиматдегидрогеназа, N-концевой домен
	Шикиматдегидрогеназа AroE в комплексе с НАДФ +
Идентификаторы
Символ	Шикимате_dh_N
Пфам	PF08501
ИнтерПро	ИПР013708
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2	1vi2 / СКОПе / СУПФАМ
Pfam
показывать Доступные белковые структуры:
Pfam	structures / ECOD
PDB	RCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsum	structure summary

показывать Поиск
PMC	articles
PubMed	articles
NCBI	proteins

Шикиматдегидрогеназа
Шикиматдегидрогеназа
Идентификаторы
Номер ЕС.	1.1.1.25
Номер CAS.	9026-87-3
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
PMC
показывать Поиск
PMC	articles
PubMed	articles
NCBI	proteins

В энзимологии шикиматдегидрогеназа КФ ( ) 1.1.1.25 — фермент химическую , катализирующий реакцию .

шикимат + НАДФ ⁺

\rightleftharpoons

3-дегидрошикимат + НАДФН + H ⁺

Таким образом, двумя субстратами этого фермента являются шикимат и НАДФ. ⁺, тогда как его тремя продуктами являются 3-дегидрошикимат , НАДФН и H ⁺. Этот фермент участвует в фенилаланина , тирозина и триптофана биосинтезе .

Функция

Шикиматдегидрогеназа — это фермент, который катализирует одну стадию шикиматного пути . Этот путь обнаружен у бактерий, растений, грибов, водорослей и паразитов и отвечает за биосинтез ароматических аминокислот ( фенилаланина , тирозина и триптофана ) в результате метаболизма углеводов. Напротив, у животных и людей этот путь отсутствует, поэтому продуктами этого пути биосинтеза являются незаменимые аминокислоты , которые необходимо получать с пищей животных.

Есть семь ферментов, которые играют роль в этом пути. Шикиматдегидрогеназа (также известная как 3-дегидрошикиматдегидрогеназа) является четвертым этапом семиэтапного процесса. На этом этапе 3-дегидрошикимат преобразуется в шикимат, а также восстанавливается НАДФ. ⁺ к НАДФН.

Номенклатура

Этот фермент принадлежит к семейству оксидоредуктаз , в частности действующих на группу CH-OH донора с НАД. ⁺ или НАДФ ⁺ как акцептор. Систематическое название этого класса ферментов — шикимат:НАДФ. ⁺ 3-оксидоредуктаза . Другие широко используемые имена включают:

дегидрошикимная редуктаза,
шикимат оксидоредуктаза,
шикимат: НАДФ ⁺ оксидоредуктаза,
5-дегидрошикиматредуктаза,
шикимат-5-дегидрогеназа,
5-дегидрошикимная редуктаза,
ДХС-редуктаза,
шикимат: НАДФ ⁺ 5-оксидоредуктаза и
АроЭ.

Реакция

Шикиматдегидрогеназа катализирует обратимую НАДФН-зависимую реакцию превращения 3-дегидрошикимата в шикимат. ^{[ 1 ]} Фермент восстанавливает двойную связь углерод-кислород карбонильной функциональной группы до гидроксильной (ОН) группы, образуя шикимат- анион . Реакция зависит от НАДФН, при этом НАДФН окисляется до НАДФ. ⁺.

Структура

N-концевой домен

Домен, связывающий субстрат шикиматдегидрогеназы, обнаруженный на N-конце, связывается с субстратом , 3-дегидрошикиматом. ^{[ 2 ]} Считается, что это каталитический домен. Он имеет структуру из шести бета-нитей, образующих скрученный бета-лист с четырьмя альфа-спиралями. ^{[ 2 ]}

Терминальный домен C

С-конец шикиматдегидрогеназы

Глутамил-тРНК редуктаза из methanopyrus kandleri

Идентификаторы

Символ

Шикимате_DH

Пфам Клан

1nyt / SCOPe / СУПФАМ

Доступные белковые структуры:
Pfam	structures / ECOD
PDB	RCSB PDB; PDBe; PDBj
PDBsum	structure summary

домен С-концевой связывается с НАДФН. Он имеет особую структуру, складку Россмана , в которой шестинитевой скрученный и параллельный бета-лист с петлями и альфа-спиралями окружает основной бета-лист. ^{[ 2 ]}

Структура шикиматдегидрогеназы характеризуется двумя доменами, двумя альфа-спиралями и двумя бета-листами с большой щелью, разделяющей домены мономера. ^{[ 3 ]} Фермент симметричен. Шикиматдегидрогеназа также имеет сайт связывания НАДФН, содержащий складку Россмана. Этот сайт связывания обычно содержит глициновую P-петлю. ^{[ 1 ]} Домены мономера демонстрируют достаточную гибкость, что позволяет предположить, что фермент может открываться вплотную для связывания с субстратом 3-дегидрошикиматом. Между доменами и сайтом связывания НАДФН происходят гидрофобные взаимодействия. ^{[ 1 ]} Это гидрофобное ядро и его взаимодействия фиксируют форму фермента, хотя фермент представляет собой динамическую структуру. Есть также доказательства, подтверждающие, что структура фермента консервативна, то есть структура делает резкие повороты, чтобы занимать меньше места.

Паралоги

Escherichia coli ( E. coli ) экспрессирует две разные формы шикиматдегидрогеназы: AroE и YdiB. Эти две формы являются паралогами друг друга. Две формы шикиматдегидрогеназы имеют разные первичные последовательности у разных организмов, но катализируют одни и те же реакции. Сходство между последовательностями AroE и YdiB составляет около 25%, но две их структуры имеют схожие структуры с похожими складками. YdiB может использовать НАД или НАДФ в качестве кофактора, а также реагирует с хинной кислотой. ^{[ 3 ]} Оба они имеют высокое сродство своих лигандов, о чем свидетельствуют схожие значения ферментов (K _m ). ^{[ 3 ]} Обе формы фермента регулируются независимо. ^{[ 3 ]}

Приложения

Шикиматный путь является мишенью для гербицидов и других нетоксичных препаратов, поскольку шикиматный путь отсутствует у людей. Глифосат , широко используемый гербицид, является ингибитором 5-енолпирувилшикимат-3-фосфатсинтазы или EPSP-синтазы , фермента шикиматного пути. Проблема в том, что этот гербицид используется уже около 20 лет, и теперь появились некоторые растения, устойчивые к глифосату. Это имеет отношение к исследованиям шикиматдегидрогеназы, поскольку важно поддерживать разнообразие в процессе блокирования ферментов в шикиматном пути, и при дальнейших исследованиях шикиматдегидрогеназа может стать следующим ферментом, который будет ингибироваться в шикиматном пути. Для разработки новых ингибиторов необходимо выяснить структуры всех ферментов этого пути. Наличие двух форм фермента усложняет разработку потенциальных лекарств, поскольку одна может компенсировать ингибирование другой. Также в базе данных TIGR показано, что существует 14 видов бактерий с двумя формами шикиматдегидрогеназы. ^{[ 3 ]} Это проблема для производителей лекарств, поскольку существует два фермента, которые потенциальному лекарству необходимо ингибировать одновременно. ^{[ 3 ]}

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с Йе С., Фон Делфт Ф., Бруун А., Кнут М.В., Суонсон Р.В., Макри Д.Э. (июль 2003 г.). «Кристаллическая структура шикиматдегидрогеназы (AroE) обнаруживает уникальный способ связывания НАДФН» . Дж. Бактериол . 185 (14): 4144–51. дои : 10.1128/JB.185.14.4144-4151.2003 . ПМК 164887 . ПМИД 12837789 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Ли Х.Х. (2012). «Структура шикиматдегидрогеназы из Thermotoga maritima с высоким разрешением демонстрирует плотно закрытую конформацию» . Мол Клетки . 33 (3): 229–33. дои : 10.1007/s10059-012-2200-x . ПМЦ 3887703 . ПМИД 22095087 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Мишель Дж., Розак А.В., Сове В., Маклин Дж., Мэтт А., Коггинс-младший, Сайглер М., Лапторн А.Дж. (май 2003 г.). «Структуры шикиматдегидрогеназы AroE и ее паралога YdiB. Общий структурный каркас для различных активностей» . Ж. Биол. Хим . 278 (21): 19463–72. дои : 10.1074/jbc.M300794200 . ПМИД 12637497 .

Дальнейшее чтение

Балинский Д., Дэвис Д.Д. (1961). «Биосинтез ароматических веществ у высших растений. 1. Получение и свойства дегидрошикимной редуктазы» . Биохим. Дж . 80 (2): 292–6. дои : 10.1042/bj0800292 . ПМЦ 1243996 . ПМИД 13686342 .
Мицухаси С., Дэвис Б.Д. (1954). «Ароматический биосинтез. XIII. Превращение хинной кислоты в 5-дегидрохиновую кислоту хинной дегидрогеназой». Биохим. Биофиз. Акта . 15 (2): 268–80. дои : 10.1016/0006-3002(54)90069-4 . ПМИД 13208693 .
Янив Х, Гильварг С (1955). «Ароматический биосинтез. XIV. 5-Дегидрошикимная редуктаза». Ж. Биол. Хим . 213 (2): 787–95. ПМИД 14367339 .
Чаудхури С., Коггинс-младший (1985). «Очистка шикиматдегидрогеназы кишечной палочки » . Биохим. Дж . 226 (1): 217–23. дои : 10.1042/bj2260217 . ПМЦ 1144695 . ПМИД 3883995 .
Антон И.А., Коггинс-младший (1988). «Секвенирование и сверхэкспрессия гена aroE Escherichia coli, кодирующего шикиматдегидрогеназу» . Биохим. Дж . 249 (2): 319–26. дои : 10.1042/bj2490319 . ПМЦ 1148705 . ПМИД 3277621 .

[pmid12837789-1] Jump up to: ^а ^б ^с Йе С., Фон Делфт Ф., Бруун А., Кнут М.В., Суонсон Р.В., Макри Д.Э. (июль 2003 г.). «Кристаллическая структура шикиматдегидрогеназы (AroE) обнаруживает уникальный способ связывания НАДФН» . Дж. Бактериол . 185 (14): 4144–51. дои : 10.1128/JB.185.14.4144-4151.2003 . ПМК 164887 . ПМИД 12837789 .

[pmid22095087-2] Jump up to: ^а ^б ^с Ли Х.Х. (2012). «Структура шикиматдегидрогеназы из Thermotoga maritima с высоким разрешением демонстрирует плотно закрытую конформацию» . Мол Клетки . 33 (3): 229–33. дои : 10.1007/s10059-012-2200-x . ПМЦ 3887703 . ПМИД 22095087 .

[pmid12637497-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Мишель Дж., Розак А.В., Сове В., Маклин Дж., Мэтт А., Коггинс-младший, Сайглер М., Лапторн А.Дж. (май 2003 г.). «Структуры шикиматдегидрогеназы AroE и ее паралога YdiB. Общий структурный каркас для различных активностей» . Ж. Биол. Хим . 278 (21): 19463–72. дои : 10.1074/jbc.M300794200 . ПМИД 12637497 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

v т и Оксидоредуктазы : алкогольоксидоредуктазы ( EC 1.1)
1.1.1: NAD/NADP acceptor	3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase 3-hydroxybutyryl-CoA dehydrogenase Alcohol dehydrogenase Aldo-keto reductase 1A1 1B1 1B10 1C1 1C3 1C4 7A2 Aldose reductase Beta-Ketoacyl ACP reductase Carbohydrate dehydrogenases Carnitine dehydrogenase D-malate dehydrogenase (decarboxylating) DXP reductoisomerase Glucose-6-phosphate dehydrogenase Glycerol-3-phosphate dehydrogenase HMG-CoA reductase IMP dehydrogenase Isocitrate dehydrogenase Lactate dehydrogenase L-threonine dehydrogenase L-xylulose reductase Malate dehydrogenase Malate dehydrogenase (decarboxylating) Malate dehydrogenase (NADP+) Malate dehydrogenase (oxaloacetate-decarboxylating) Malate dehydrogenase (oxaloacetate-decarboxylating) (NADP+) Phosphogluconate dehydrogenase Sorbitol dehydrogenase Hydroxysteroid dehydrogenase: 3β 3β-HSD NSDHL 11β 11β-HSD1 11β-HSD2 17β
1.1.2: cytochrome acceptor	D-lactate dehydrogenase (cytochrome) D-lactate dehydrogenase (cytochrome c-553) Mannitol dehydrogenase (cytochrome)
1.1.3: oxygen acceptor	Glucose oxidase L-gulonolactone oxidase Xanthine oxidase Alcohol oxidase
1.1.4: disulfide as acceptor	Vitamin K epoxide reductase Vitamin-K-epoxide reductase (warfarin-insensitive)
1.1.5: quinone/similar acceptor	Malate dehydrogenase (quinone) Quinoprotein glucose dehydrogenase
1.1.99: other acceptors	Choline dehydrogenase L2HGDH

v т и Ферменты
Activity	Active site Binding site Catalytic triad Oxyanion hole Enzyme promiscuity Diffusion-limited enzyme Cofactor Enzyme catalysis
Regulation	Allosteric regulation Cooperativity Enzyme inhibitor Enzyme activator
Classification	EC number Enzyme superfamily Enzyme family List of enzymes
Kinetics	Enzyme kinetics Eadie–Hofstee diagram Hanes–Woolf plot Lineweaver–Burk plot Michaelis–Menten kinetics
Types	EC1 Oxidoreductases (list) EC2 Transferases (list) EC3 Hydrolases (list) EC4 Lyases (list) EC5 Isomerases (list) EC6 Ligases (list) EC7 Translocases (list)