Пиридоксин-5-фосфатсинтаза - Pyridoxine 5-phosphate synthase

Пиридоксин 5'-фосфатсинтаза
Идентификаторы
Номер ЕС2.6.99.2
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
БРЕНДАBRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
PDB структурыRCSB PDB PDBe PDBsum

В энзимология, а пиридоксин 5'-фосфатсинтаза (EC 2.6.99.2 ) является фермент который катализирует то химическая реакция

1-дезокси-D-ксилулоза 5-фосфат + 3-гидрокси-1-аминоацетон фосфат пиридоксин-5'-фосфат + фосфат + 2 H2О

Два субстраты этого фермента 1-дезокси-D-ксилулоза 5-фосфат (DXP) и 3-гидрокси-1-аминоацетон фосфат (HAP), а его 3 товары находятся ЧАС2О, фосфат и пиридоксин-5'-фосфат (витамер пиридоксальфосфат ).

Механизм

Стрелочно-выталкивающий механизм реакции, катализируемой pdxJ.[1] Были предложены другие механизмы[2] но различаются только сроками фосфат удаление.

На первом этапе этого реакция конденсации, то амин группа ГАП образует База Шиффа с кетонная группа DXP. В гидроксильная группа на C4 DXP устраняется, образуя энол. Энол удаляет фосфат, полученный из DXP, и вода добавляется к полученной двойной связи для преобразования энол. Затем этот энол атакует HAP. кетонная группа замкнуть кольцо и получившееся гидроксильная группа устраняется, чтобы сформировать двойная связь. Депротонирование заставляет кольцо ароматизировать, завершая синтез пиридоксин-5'-фосфата.

3-гидрокси-1-аминоацетонфосфат нестабилен, поэтому механизм реакции невозможно подтвердить напрямую. Тем не менее, 14C и 18О изотопная маркировка эксперименты,[3][4] а также структурный исследования[1][5] поддерживайте механизм, показанный здесь. А глутамат остаток, Glu72, идеально подходит для выполнения большей части кислотно-щелочной катализ требуется в этом механизме, с гистидин остатки His45 и His193, по-видимому, также играют роли.

Структура

Пиридоксин-5'-фосфатсинтаза, или pdxJ, представляет собой ТИМ ствол белок, хотя и демонстрирует некоторые отклонения от этого мотива. Наиболее важно то, что центральный туннель pdxJ является гидрофильный в отличие от гидрофобный центральный туннель наблюдается в большинстве стволовых белков TIM, а pdxJ имеет три дополнительных альфа спирали по сравнению с классическим фолдом TIM.[6] Эти три дополнительные спирали важны для обеспечения межсубъединичных контактов в собранном октамер.[7] Однако есть и важные сходства в функциях: как и у многих ТИМ ствол белков, pdxJ связывает свои субстраты в первую очередь за счет их фосфат фрагменты,[1][5] а сайт связывания фосфата, ответственный за связывание с HAP и пиридоксин-5'-фосфатом, является консервативным мотивом, обнаруженным во многих ТИМ ствол белки.[8] Тот факт, что pdxJ связывает субстраты через их фосфатные группы объясняет ранее обнаруженную специфичность для субстратов по отношению к их соответствующим нефосфорилированным спиртам.[3][9]

pdxJ показывает несколько разных конформации в зависимости от субстратов или связанных аналогов субстратов. Первое состояние, проявляющееся, когда pdxJ имеет пиридоксин-5'-фосфат или не связан с субстратами, классифицируется как «открытая» конформация. Эта конформация характеризуется активным центром, свободно доступным для растворителя. Напротив, когда DXP и HAP аналог связаны, петля 4 белка сворачивается по активному центру, предотвращая выход промежуточные продукты реакции или нежелательные побочные реакции.[1][5] Связывание только фосфата не способно вызвать переход между открытым и закрытым состояниями.[6] Сообщалось также о третьем, «частично открытом» промежуточном соединении при связывании только DXP.[10]

pdxJ собирается как октамер в биологических условиях.[6][11] Этот октамер можно рассматривать как тетрамер димеров, и вполне вероятно, что димер является активной единицей белка. В каждом димере аргинин остаток Arg20 входит в состав активный сайт в другом мономере, где он помогает связывать оба фосфат группы.[5]

Классификация

Этот фермент принадлежит к семейству трансферазы особенно те, которые переносят азотистые группы, переносят другие азотистые группы.

Номенклатура

В систематическое название этого класса ферментов 1-дезокси-D-ксилулозо-5-фосфат: 3-амино-2-оксопропилфосфат 3-амино-2-оксопропилтрансфераза (гидролиз фосфата; циклизация). Другие широко используемые имена включают пиридоксин-5-фосфатфосфолаза, PNP-синтаза, и PdxJ.

Биологическая роль

Этот фермент участвует в витамин B6 метаболизм. pdxJ играет роль в DXP-зависимый путь пиридоксальфосфата. DXP-зависимый путь обнаруживается преимущественно в γ-протеобактерии и некоторые α-протеобактерии.[12] Из-за этого распределения pdxJ был идентифицирован как потенциальный мишень для наркотиков за антибиотики.[12] Эта идентификация кажется обоснованной, поскольку другие подходы также определили pdxJ как хорошую цель для препарат, средство, медикамент разработка.[13] Однако у этого подхода могут быть ограничения, поскольку pdxJ не обнаруживается у облигатных паразитов.[12] pdxJ и в целом витамин B6 метаболизм в микробиом также было показано, что они изменяют действие определенных соединений на животное хосты.[14]

Рекомендации

  1. ^ а б c d Гарридо-Франко М., Лабер Б., Хубер Р., Клаузен Т. (август 2002 г.). «Фермент-лигандные комплексы пиридоксин-5'-фосфатсинтазы: влияние на связывание субстрата и катализ». Журнал молекулярной биологии. 321 (4): 601–12. Дои:10.1016 / S0022-2836 (02) 00695-2. PMID  12206776.
  2. ^ Мукерджи Т., Хейнс Дж., Тьюс И., Илик С.Е., Бегли Т.П. (ноябрь 2011 г.). «Пиридоксальфосфат: биосинтез и катаболизм». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Белки и протеомика. 1814 (11): 1585–96. Дои:10.1016 / j.bbapap.2011.06.018. PMID  21767669.
  3. ^ а б Cane DE, Du S, Робинсон Дж. (1999). «Биосинтез витамина B6: ферментативное превращение 1-дезокси-D-ксилулозо-5-фосфата в пиридоксолфосфат». Варенье. Chem. Soc. 121 (33): 7722–23. Дои:10.1021 / ja9914947.
  4. ^ Cane DE, Du S, Spenser ID (2000). «Биосинтез витамина B6: происхождение атомов кислорода пиридоксолфосфата». Варенье. Chem. Soc. 122 (17): 4213–14. Дои:10.1021 / ja000224h.
  5. ^ а б c d Франко М.Г., Лабер Б., Хубер Р., Клаузен Т. (март 2001 г.). «Структурная основа функции пиридоксин-5'-фосфатсинтазы». Структура. 9 (3): 245–53. Дои:10.1016 / S0969-2126 (01) 00584-6. PMID  11286891.
  6. ^ а б c Гарридо-Франко М (апрель 2003 г.). «Пиридоксин 5'-фосфатсинтаза: синтез de novo витамина B6 и не только». Biochimica et Biophysica Acta. 1647 (1–2): 92–7. Дои:10.1016 / с1570-9639 (03) 00065-7. PMID  12686115.
  7. ^ Фитцпатрик ТБ, Амрейн Н., Каппес Б., Мачеру П., Тьюс I, Рашл Т. (октябрь 2007 г.). «Два независимых пути биосинтеза витамина B6 de novo: в конце концов, не так уж и много». Биохимический журнал. 407 (1): 1–13. Дои:10.1042 / bj20070765. ЧВК  2267407. PMID  17822383.
  8. ^ Нагано Н., Оренго, Калифорния, Торнтон Дж. М. (август 2002 г.). «Одно устройство с множеством функций: эволюционные отношения между семействами стволов TIM на основе их последовательностей, структур и функций». Журнал молекулярной биологии. 321 (5): 741–65. Дои:10.1016 / S0022-2836 (02) 00649-6. PMID  12206759.
  9. ^ Лабер Б., Маурер В., Шарф С., Степусин К., Шмидт Ф. С. (апрель 1999 г.). «Биосинтез витамина B6: образование пиридоксин-5'-фосфата из 4- (фосфогидрокси) -L-треонина и 1-дезокси-D-ксилулозо-5-фосфата белками PdxA и PdxJ». Письма FEBS. 449 (1): 45–8. Дои:10.1016 / S0014-5793 (99) 00393-2. PMID  10225425. S2CID  33542088.
  10. ^ Yeh JI, Du S, Pohl E, Cane DE (2002). «Мультистатное связывание в пиридоксин-5'-фосфатсинтазе: кристаллическая структура 1,96 Å в комплексе с 1-дезокси-D-ксилулозофосфатом». Биохимия. 41 (39): 11649–57. Дои:10.1021 / bi026292t. PMID  12269807.
  11. ^ Гарридо-Франко М., Хубер Р., Шмидт Ф.С. и др. (2000). «Кристаллизация и предварительный рентгеновский кристаллографический анализ PdxJ, фермента, синтезирующего пиридоксин 50-фосфат». Acta Crystallographica. 56 (8): 1045–48. Дои:10.1107 / S0907444900007368. PMID  10944349.
  12. ^ а б c Mittenhuber G (январь 2001 г.). «Филогенетический анализ и сравнительная геномика путей биосинтеза витамина B6 (пиридоксина) и пиридоксальфосфата». Журнал молекулярной микробиологии и биотехнологии. 3 (1): 1–20. PMID  11200221.
  13. ^ Ахмад С., Раза С. и др. (2018). «От филогении к динамике белков: вычислительная иерархия в поисках эффективного лекарственного средства против появляющегося энтеропатогена» Yersinia enterocolitica"". Журнал молекулярных жидкостей. 265: 372–89. Дои:10.1016 / j.molliq.2018.06.013.
  14. ^ Скотт Т.А., Кинтанейро Л.М., Норвайзас П., Луи П.П., Уилсон М.П., ​​Леунг К.Ю. и др. (Апрель 2017 г.). «Ко-метаболизм микробов и хозяев определяет эффективность противораковых препаратов у C. elegans». Клетка. 169 (3): 442–456.e18. Дои:10.1016 / j.cell.2017.03.040. ЧВК  5406385. PMID  28431245.