Ацетолактатсинтаза - Acetolactate synthase
| ацетолактатсинтаза | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Кристаллическая структура Arabidopsis thaliana синтаза ацетогидроксикислот в комплексе с гербицидом сульфонилмочевины, метсульфурон-метил.[1] | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер ЕС | 2.2.1.6 | ||||||||
| Количество CAS | 9027-45-6 | ||||||||
| Альт. имена | пируват: пируват ацетальдегидтрансфераза (декарбоксилирование) | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Просмотр IntEnz | ||||||||
| БРЕНДА | BRENDA запись | ||||||||
| ExPASy | Просмотр NiceZyme | ||||||||
| КЕГГ | Запись в KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| ПРИАМ | профиль | ||||||||
| PDB структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Генная онтология | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
В ацетолактатсинтаза (ALS) фермент (также известен как синтаза ацетогидроксикислот, или же AHAS) это белок содержится в растениях и микроорганизмах. ALS катализирует первую стадию синтеза аминокислоты с разветвленной цепью (валин, лейцин, и изолейцин ).[6]
Человеческий белок с еще неизвестной функцией, имеющий некоторое сходство последовательности с бактериальным БАС, кодируется ILVBL (похожий на ilvB) ген.[7]
Структура
Ген
Ген ILVBL человека имеет 17 экзоны проживает на хромосома 19 на q13.1.[8]
Протеин
Каталитический пептид БАС в кресс-салат это хлоропласт белок, состоящий из 670 остатков, последние 615 из которых образуют активную форму. Найдено три основных домена, из которых два пирофосфат тиамина сэндвич с DHS-подобным NAD / FAD-связывающим доменом.[9] В присвоении SCOP эти субъединицы обозначаются d1yhya1, d1yhya2 и d1yhya3 от N-конца к C-концу.[10]
Структура ацетолактатсинтазы, которая использовалась для изображения на этой странице, была определена с помощью дифракции рентгеновских лучей при 2,70 ангстрем. Рентгеновская дифракция использует рентгеновские лучи с определенными длинами волн для создания структур, поскольку рентгеновские лучи рассеиваются определенными способами, которые дают представление о структуре анализируемой молекулы.
Есть пять специфических лигандов, которые взаимодействуют с этим белком. Эти пять перечислены ниже.
| Идентификатор лиганда | Имя | Структура |
|---|---|---|
| P22 | ДИФОСФАТ ЭТИЛ ДИГИДРОГЕНА | C2ЧАС8О7п2 |
| NHE | 2- [N-ЦИКЛОГЕКСИЛАМИНО] ЭТАН СУЛЬФОНОВАЯ КИСЛОТА | C8ЧАС17НЕТ3S |
| Mg | Ион магния | Mg |
| FAD | ФЛАВИН-АДЕНИН ДИНКЛЕОТИД | C27ЧАС33N9О15п2 |
| 1см | МЕТИЛ 2 - [({[(4,6-ДИМЕТИЛПИРИМИДИН-2-ИЛ) АМИНО] КАРБОНИЛ} АМИНО) СУЛЬФОНИЛ] БЕНЗОАТ | C15ЧАС16N4О5 S |
Связанный FAD не является катализатором.
Функция
Ацетолактатсинтаза - это каталитический фермент, участвующий в биосинтезе различных аминокислот. Этот фермент имеет код Комиссии по ферментам 2.2.1.6, что означает, что фермент представляет собой транскетолазу или трансальдолазу, которая классифицируется как трансферазы, переносящие остатки альдегида или кетона. В этом случае синтаза ацетолактазы представляет собой транскетолазу, которая движется вперед и назад, имея как катаболические, так и анаболические формы. Они действуют на кетон (пируват ) и может двигаться вперед и назад в метаболической цепи. Они обнаружены у людей, животных, растений и бактерий. У растений они расположены в хлоропластах, чтобы помочь в обменных процессах.[9] У пекарских дрожжей они расположены в митохондриях.[11] В нескольких экспериментах было показано, что мутировавшие штаммы Escherichia coli K-12 без фермента не могли расти в присутствии только ацетата или олеата в качестве единственных источников углерода.[12]
Катаболическая версия, которая не связывает FAD (ИнтерПро: IPR012782 ) содержится в некоторых бактериях.
Каталитическая активность
Синтез ацетолактата, также известный как синтаза ацетогидроксикислоты, представляет собой фермент, специфически участвующий в превращении пирувата в ацетолактат:
- 2 канала3COCO2− → −О2CC (OH) (CH3) COCH3 + CO2
В реакции используется пирофосфат тиамина, чтобы связать две молекулы пирувата. Полученный продукт этой реакции, ацетолактат, в конечном итоге становится валином, лейцином и изолейцином. Все три аминокислоты являются незаменимые аминокислоты и не может быть синтезирован людьми. Это также приводит к системному названию пируват: пируват ацетальдегидтрансфераза (декарбоксилирование).Этот фермент является первым из нескольких ферментов в цикле биосинтеза лейцина и валина, который берет исходные молекулы пирувата и начинает превращение пировиноградной кислоты в аминокислоты. Конкретный остаток, отвечающий за это, представляет собой глицин в положении 511 белка. Это тот, который требует кофактора TPP для своей функции.
За каталитическую активность этого фермента отвечают четыре специфических остатка. Они перечислены здесь с обязательными кофакторами после них.
| Остаток | Позиция | Кофакторы |
|---|---|---|
| Валин | 485 | HE3 |
| Метионин | 513 | HE3 |
| Гистидин | 643 | - |
| Глицин | 511 | ТЭС |
Первичная последовательность этого белка в Кресс-салат из мышиных ушей указан ниже. Остатки, участвующие в каталитической активности, выделены жирным шрифтом. Мутагенез Asp428, который является решающим карбоксилатным лигандом для Mg (2+) в «мотиве ThDP», приводит к снижению сродства AHAS II к Mg (2+). В то время как мутант D428N демонстрирует сродство к ThDP, близкое к таковому у дикого типа при насыщении Mg (2+), D428E имеет пониженное сродство к ThDP. Эти мутации также приводят к зависимости фермента от K (+).[13]
Из-за торможения и нескольких факторов это медленная процедура.
Регулирование
В кресс-салате мышей две цепи каталитического БАС (ИнтерПро: IPR012846 ) в комплексе с двумя небольшими регуляторными субъединицами (ИнтерПро: IPR004789 ), VAT1 и At2g31810.[15][16] Такое расположение широко распространено как при бактериальном, так и при эукариотическом БАС. Гетромерная структура была продемонстрирована у E. coli в 1984 г. и у эукариот (С. cerevisiae и Порфира пурпурная) в 1997 году.[17] Большинство регуляторных белков имеют домен ACT (ИнтерПро: IPR002912 ) и некоторые из них имеют NiKR -подобный C-терминал (ИнтерПро: IPR027271 ).
У бактерий (Кишечная палочка)) Ацетолактатсинтаза состоит из трех пар изоформ. Каждая пара включает в себя большую субъединицу, которая, как считается, отвечает за катализ, и небольшая подгруппа для подавление обратной связи. Каждая пара субъединиц, или ALS I, II и III соответственно, расположена отдельно. оперон, ilvBN, ilvGM и ilvIH (где ilvN регулирует ilvB, и наоборот). Вместе эти опероны кодируют несколько ферментов, участвующих в биосинтезе аминокислот с разветвленной цепью. Регулирование разное для каждого оперона.[18]
В ilvGMEDA оперон кодирует пару ilvGM (ALS II), а также трансаминаза аминокислот с разветвленной цепью (ilvE), дигидроксикислота дегидратаза (ilvD) и треонин-аммиак-лиаза (ilvA). Это регулируется подавление обратной связи в виде ослабление транскрипции. То есть, транскрипция снижается в присутствии конечных продуктов пути - аминокислот с разветвленной цепью.
В ilvBNC оперон кодирует пару ilvBN (ALS I) и кетоловая кислота редуктоизомераза (ilvC). Он регулируется аналогичным образом, но специфичен для изолейцина и лейцина; валин не влияет на него напрямую.
Оба ilvGMEDA и ilvBNC опероны дерепрессируются во время нехватки аминокислот с разветвленной цепью по тому же механизму, который их подавляет. Оба эти оперона, а также третий, ilvIH, регулируются лейцин-чувствительный белок (Lrp).[нужна цитата ]
Ингибиторы
Ингибиторы ALS используются в качестве гербицидов, которые медленно умирают от голода пораженных растений аминокислоты, что в конечном итоге приводит к подавлению синтеза ДНК. Они одинаково влияют на травы и двудольные растения. Семейство ингибиторов БАС включает: сульфонилмочевины (SU), имидазолиноны, триазолопиримидины, пиримидинилоксибензоаты, и сульфониламинокарбонилтриазолиноны.[19]
Клиническое значение
КАДАСИЛ, выявленное аутосомно-доминантное заболевание, характеризующееся рецидивом подкорковых инфарктов, приводящим к слабоумие, был ранее картирован с геном «ILVBL» в интервале 2 сМ, D19S226 – D19S199. Событий рекомбинации не наблюдалось с D19S841, высокополиморфным микросателлитным маркером, выделенным из космид сопоставлен с этим регионом. Нет мутация был обнаружен в этом гене у пациентов с CADASIL, что позволяет предположить, что он не участвует в этом заболевании.[7]
Взаимодействия
При изучении кишечная палочка, то FAD связывающий домен ilvB, как было показано, взаимодействовать с ilvN и активируйте фермент AHAS I.[20]
Рекомендации
- ^ PDB: 1YHY; Маккорт Дж. А., Панг С. С., Кинг-Скотт Дж., Гуддат Л. В., Дагглби Р. Г. (январь 2006 г.). «Сайты связывания гербицидов, выявленные в структуре синтазы ацетогидроксикислот растений». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 103 (3): 569–73. Bibcode:2006ПНАС..103..569М. Дои:10.1073 / pnas.0508701103. ЧВК 1334660. PMID 16407096.
- ^ а б c ГРЧ38: Ансамбль выпуск 89: ENSG00000105135 - Ансамбль, Май 2017
- ^ а б c GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000032763 - Ансамбль, Май 2017
- ^ "Справочник человека по PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США.
- ^ "Ссылка на Mouse PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США.
- ^ Чипман Д., Барак З., Schloss JV (июнь 1998 г.). «Биосинтез 2-ацето-2-гидроксикислот: ацетолактатсинтазы и синтазы ацетогидроксикислот». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Структура белка и молекулярная энзимология. 1385 (2): 401–19. Дои:10.1016 / S0167-4838 (98) 00083-1. PMID 9655946.
- ^ а б Joutel A, Ducros A, Alamowitch S, Cruaud C, Domenga V, Maréchal E, Vahedi K, Chabriat H, Bousser MG, Tournier-Lasserve E (декабрь 1996 г.). «Человеческий гомолог генов бактериальной ацетолактатсинтазы карты в критической области CADASIL». Геномика. 38 (2): 192–8. Дои:10.1006 / geno.1996.0615. PMID 8954801.
- ^ «Ген Энтреза: ILVBL ilvB (бактериальная ацетолактатсинтаза) -подобный».
- ^ а б «Ацетолактатсинтаза, хлоропласт (P17597)
. - ^ «SCOPe 2.07: Структурная классификация белков - расширенная».
- ^ «ILV2 - каталитическая субъединица ацетолактатсинтазы, митохондриальный предшественник - Saccharomyces cerevisiae (штамм ATCC 204508 / S288c) (пекарские дрожжи) - ген и белок ILV2». www.uniprot.org.
- ^ Дейли Ф. Э., Кронан Дж. Э. (февраль 1986 г.). «Синтаза ацетогидроксикислоты I, необходимый фермент для биосинтеза изолейцина и валина в Escherichia coli K-12 во время роста на ацетате в качестве единственного источника углерода». Журнал бактериологии. 165 (2): 453–60. Дои:10.1128 / jb.165.2.453-460.1986. ЧВК 214440. PMID 3511034.
- ^ Бар-Илан А., Балан В., Титтманн К., Голбик Р., Вязьменский М., Хюбнер Г., Барак З., Чипман Д.М. Связывание и активация тиаминдифосфата в синтазе ацетогидроксикислот. Биохимия. 2 октября 2001 г .; 40 (39): 11946-54
- ^ «БАС - Ацетолактатсинтаза, хлоропластный предшественник - Arabidopsis thaliana (Мышиный кресс-салат) - ген и белок БАС». www.uniprot.org.
- ^ Чэнь Х., Сакса К., Чжао Ф., Цю Дж., Сюн Л. (август 2010 г.). «Генетический анализ регуляции пути для повышения биосинтеза аминокислот с разветвленной цепью в растениях». Журнал растений. 63 (4): 573–83. Дои:10.1111 / j.1365-313X.2010.04261.x. PMID 20497381.
- ^ Ли Ю.Т., Дагглби Р.Г. (июнь 2001 г.). «Идентификация регуляторной субъединицы синтазы ацетогидроксикислот Arabidopsis thaliana и воссоздание ее каталитической субъединицы». Биохимия. 40 (23): 6836–44. Дои:10.1021 / bi002775q. PMID 11389597.
- ^ Дагглби Р.Г. (май 1997 г.). «Идентификация гена малой субъединицы ацетолактатсинтазы у двух эукариот». Ген. 190 (2): 245–9. Дои:10.1016 / s0378-1119 (97) 00002-4. PMID 9197540.
- ^ Валле Дж., Да Ре С., Шмид С., Скурник Д., Д'Ари Р., Гиго Дж. М. (январь 2008 г.). «Аминокислота валин секретируется непрерывными бактериальными биопленками». Журнал бактериологии. 190 (1): 264–74. Дои:10.1128 / JB.01405-07. ЧВК 2223729. PMID 17981982.
- ^ Чжоу Ц., Лю В., Чжан И, Лю К.К. (октябрь 2007 г.). «Механизмы действия гербицидов, ингибирующих ацетолактатсинтазу». Биохимия и физиология пестицидов. 89 (2): 89–96. Дои:10.1016 / j.pestbp.2007.04.004.
- ^ Митра А., Сарма СП (февраль 2008 г.). «Escherichia coli ilvN взаимодействует с FAD-связывающим доменом ilvB и активирует фермент AHAS I». Биохимия. 47 (6): 1518–31. Дои:10.1021 / bi701893b. PMID 18193896.
внешняя ссылка
- Ацетолактат + синтаза в Национальной медицинской библиотеке США Рубрики медицинской тематики (MeSH)
- Рамачандран сюжет [1]
- [2][постоянная мертвая ссылка ]
