НАДН пероксидаза - NADH peroxidase

НАДН пероксидаза
Структура НАДН-пероксидазы из Enterococcus faecalis.png
Структура НАДН пероксидазы из Enterococcus faecalis. Адаптирован из PDB: 2NPX​.
Идентификаторы
Номер ЕС1.11.1.1
Количество CAS9032-24-0
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
БРЕНДАBRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
PDB структурыRCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтологияAmiGO / QuickGO

В энзимология, а НАДН пероксидаза (EC 1.11.1.1 ) является фермент который катализирует в химическая реакция

НАДН + Н+ + H2О2 НАД+ + 2 часа2О

Предполагаемая функция пероксидазы НАДН - инактивировать H2О2 генерируется внутри ячейки, например глицерин-3-фосфатоксидаза во время метаболизма глицерина или дисмутации супероксид, перед H2О2 вызывает повреждение основных клеточных компонентов.[1]

3 субстраты этого фермента НАДН, ЧАС+, и ЧАС2О2, а его два товары находятся НАД+ и ЧАС2О. Здесь работает один кофактор, FAD, однако нет дискретного FADH2 промежуточное.[2]

Этот фермент принадлежит к семейству оксидоредуктазы особенно те, которые действуют на пероксид как акцептор (пероксидазы). В систематическое название этого класса ферментов НАДН: оксидоредуктаза пероксида водорода. Другие широко используемые имена включают Пероксидаза DPNH, НАД пероксидаза, дифосфопиридиннуклеотидпероксидаза, НАДН-пероксидаза, никотинамидадениндинуклеотидпероксидаза, и НАДН2 пероксидаза.

Структура

Кристаллическая структура пероксидазы НАДН напоминает глутатионредуктаза относительно складки цепи и расположения, а также конформации протезной группы FAD[3]

His10 пероксидазы NADH расположен рядом с N-концом спирали R1 в пределах сайта связывания FAD.[4] Один из атомов кислорода Cys42-SO3H связан водородными связями как с His10 имидазол и к N-концу Cys42. Функция His10 частично стабилизирует необычный окислительно-восстановительный центр Cys42-SOH.[3] Arg303 также стабилизирует Cys42-SO3H. Glu-14 участвует в образовании плотной границы раздела димеров, которая ограничивает доступность растворителя, что важно для поддержания степени окисления сульфеновой кислоты.[4]

Выравнивание NADH, FAD и цистеина 42 в NADH-пероксидазе, адаптированном из PDB 2NPX
Четыре остатка, необходимые для функциональности активного сайта в NADH-пероксидазе, адаптированы из PDB 2NPX

Механизм реакции

Пероксидаза НАДН из Enterococcus faecalis уникален тем, что в нем используется окислительно-восстановительная пара тиол / сульфеновая кислота (-SH / -SOH) Cys42 в гетеролитическое расщепление пероксидной связи, чтобы катализировать двухэлектронное восстановление пероксида водорода до воды.[5]

Кинетический механизм пероксидазы дикого типа включает (1) восстановление NADH E (FAD, Cys42-SOH) до EH2(FAD, Cys42-SH) на начальной стадии праймирования; (2) быстрое связывание NADH с EH2; (3) уменьшение H2О2 Cys42-тиолатом с образованием E • NADH; и (4) лимитирующий перенос гидрида из связанного NADH, регенерирующий EH2.[6] Нет дискретного FADH2 промежуточное соединение, однако, не было обнаружено, и точные детали восстановления Cys42-SOH не были выяснены.[7]

  1. E + NADH → (EH2'• НАД+) * → EH2'• НАД+ → EH2 + НАД+ + H2О
  2. EH2 + НАДН → ЭН2• НАДН *
  3. EH2• НАДН * + Н2О2 → E • NADH + H2О
  4. E • NADH + H+ → EH2• НАД+ + H2О
  5. EH2• НАД+ → EH2 + НАД+

Ингибиторы включают Ag+, Cl−, Co2+, Cu2+, Hg2+, NaN3, Pb2+, и так42−.[8] При неоптимальном H2О2 концентрации и концентрации НАДН, которые являются насыщающими, НАДН ингибирует пероксидазную активность НАДН пероксидазы, превращая фермент в нестабильный промежуточный продукт. НАД+ ведет себя как активатор, изменяя равновесие, которое приводит к нестабильному промежуточному продукту, таким образом превращая фермент в кинетически активный комплекс, который снижает H2О2.[9]

Биологическая функция

НАДН устраняет потенциально токсичный перекись водорода при аэробный рост условий и представляет собой ферментативную защиту от H2О2-опосредованный окислительный стресс. Во-вторых, фермент представляет собой дополнительный механизм регенерации НАД.+ необходимо строго ферментативный метаболизм этого организма.[2][10] Фермент также может защищать от экзогенного H2О2 и способствуют бактериальному вирулентность.[11]

Фактическая функция пероксидаз и оксидаз NADH в растениях до сих пор неясна, но они могут действовать в ранней передаче сигналов окислительного стресса путем производства H2О2.[12]

Альтернативная роль может включать регуляцию H2О2 образование НАДН пероксидазой и оксидазой при разрыхлении и реконструкции клеточной стенки.[13]

Рекомендации

  1. ^ La Carbona S, Sauvageot N, Giard JC, Benachour A, Posteraro B, Auffray Y, Sanguinetti M, Hartke A (декабрь 2007 г.). «Сравнительное исследование физиологической роли трех пероксидаз (НАДН пероксидаза, алкилгидропероксидредуктаза и тиолпероксидаза) в реакции на окислительный стресс, выживаемость внутри макрофагов и вирулентность Enterococcus faecalis». Мол. Микробиол. 66 (5): 1148–63. Дои:10.1111 / j.1365-2958.2007.05987.x. PMID  17971082. S2CID  40046805.
  2. ^ а б Миллер Х., Пул Л. Б., Клэйборн А. (июнь 1990 г.). «Неоднородность среди флавин-содержащих пероксидаз НАДН стрептококков группы D. Анализ фермента Streptococcus faecalis ATCC 9790». J. Biol. Chem. 265 (17): 9857–63. PMID  2161844.
  3. ^ а б Stehle T, Claiborne A, Schulz GE (январь 1993 г.). «Сайт связывания NADH и катализ пероксидазы NADH». Евро. J. Biochem. 211 (1–2): 221–6. Дои:10.1111 / j.1432-1033.1993.tb19889.x. PMID  8425532.
  4. ^ а б Йе Джи, Клэйборн А. (2002). «Кристаллические структуры окисленной и восстановленной форм НАДН пероксидазы». Meth. Энзимол. Методы в энзимологии. 353: 44–54. Дои:10.1016 / S0076-6879 (02) 53035-4. ISBN  978-0-12-182256-9. PMID  12078517.
  5. ^ Крейн Э.Дж., Йе Джи, Люба Дж., Клэйборн А. (август 2000 г.). «Анализ кинетических и окислительно-восстановительных свойств мутанта NADH пероксидазы R303M: корреляция с кристаллической структурой». Биохимия. 39 (34): 10353–64. Дои:10.1021 / bi000553m. PMID  10956025.
  6. ^ Крейн Э.Дж., Парсонейдж Д., Пул Л. Б., Клэйборн А. (октябрь 1995 г.). «Анализ кинетического механизма энтерококковой пероксидазы НАДН показывает каталитическую роль комплексов НАДН как с окисленными, так и с двухэлектронно-восстановленными формами ферментов». Биохимия. 34 (43): 14114–24. Дои:10.1021 / bi00043a016. PMID  7578008.
  7. ^ Крейн EJ, Parsonage D, Claiborne A (февраль 1996 г.). «Гистидин-10 активного центра энтерококковой НАДН-пероксидазы не является существенным для каталитической активности». Биохимия. 35 (7): 2380–7. Дои:10.1021 / bi952347y. PMID  8652580.
  8. ^ Долин М.И. (март 1957 г.). «Streptococcus faecalis оксидазы для восстановленного дифосфопиридинового нуклеотида. III. Выделение и свойства флавинпероксидазы для восстановленного дифосфопиридинового нуклеотида». J. Biol. Chem. 225 (1): 557–73. PMID  13416259.
  9. ^ Долин М.И. (сентябрь 1977 г.). «Пероксидаза ДПНГ: эффекторная активность ДПН» (PDF). Biochem. Биофиз. Res. Сообщество. 78 (1): 393–400. Дои:10.1016 / 0006-291X (77) 91267-0. HDL:2027.42/22844. PMID  199166.
  10. ^ Ханссон Л., Хэггстрём М. Х. (1984). «Влияние условий роста на активность супероксиддисмутазы и НАДН-оксидазы / НАДН-пероксидазы в Streptococcus lactis». Современная микробиология. 10 (6): 345–351. Дои:10.1007 / BF01626563. S2CID  27660179.
  11. ^ Гордон Дж., Холман Р.А., Маклеод Дж. В. (октябрь 1953 г.). «Дальнейшие наблюдения за производством перекиси водорода анаэробными бактериями». J Pathol Bacteriol. 66 (2): 527–37. Дои:10.1002 / path.1700660224. PMID  13118459.
  12. ^ Šimonovičová M, Tamás L, Huttová J, Mistrík I (2004). «Влияние алюминия на активность ферментов, связанных с окислительным стрессом, в корнях ячменя». Biologia Plantarum. 48 (2): 261–266. Дои:10.1023 / B: BIOP.0000033454.95515.8a. S2CID  34802416.
  13. ^ Chen SX, Schopfer P (март 1999 г.). «Производство гидроксильных радикалов в физиологических реакциях. Новая функция пероксидазы». Евро. J. Biochem. 260 (3): 726–35. Дои:10.1046 / j.1432-1327.1999.00199.x. PMID  10103001.