Сорбитолдегидрогеназа - Sorbitol dehydrogenase

сорбитолдегидрогеназа
Идентификаторы
СимволSORD
Ген NCBI6652
HGNC11184
OMIM182500
RefSeqNM_003104
UniProtQ00796
Прочие данные
Номер ЕС1.1.1.14
LocusChr. 15 q15-q21.1

Сорбитолдегидрогеназа (или же SDH) является цитозольным фермент. У человека этот белок кодируется SORD ген.[1]

Сорбитолдегидрогеназа - фермент в углеводный обмен преобразование сорбитол, то сахарный спирт форма глюкоза, в фруктоза.[2] Вместе с альдозоредуктаза, он дает возможность организму производить фруктозу из глюкозы без использования АТФ. Сорбитолдегидрогеназа использует НАД+ как кофактор; его реакция - сорбит + НАД+ -> фруктоза + НАДН + Н+. А цинк ion также участвует в катализе. Органы, которые его чаще всего используют, включают печень и семеная везикула; он содержится в различных организмах из бактерии к люди. Вторичное использование - метаболизм диетического сорбитол, хотя сорбитол известно, что он не всасывается в кишечнике так же хорошо, как родственные ему соединения глюкоза и фруктоза, и обычно содержится в очень небольших количествах в рационе (за исключением случаев, когда используется в качестве заменитель сахара ).

Структура

Структура сорбитолдегидрогеназы человека была определена с помощью экспериментов по кристаллизации и дифракции рентгеновских лучей (с разрешением 2,20 Å). Для кристаллизации использовался метод диффузии пара, висящая капля при pH 6,2 и температуре 295,0 К. Сорбитолдегидрогеназа состоит из четырех идентичных цепей (A, B, C, D), каждая из которых на 31% имеет спиральную форму (14 спиралей) и 26% бета-листа (23 нити).[3] MolProbity Рамачандран анализ был проведен Lovell, Davis, et al. Результаты показали, что 97,1% всех остатков находились в предпочтительных областях и 100,0% всех остатков находились в разрешенных областях без выбросов.[4] Все четыре цепи содержат по 356 остатков и каталитический сайт. Каталитические центры содержат остатки серина и гистидина, которые являются гидрофильными боковыми цепями. Остаткам необходимо присутствие НАД + и иона цинка для каталитической активности. Сорбитолдегидрогеназа принадлежит к семейству оксидоредуктаз, что означает, что она помогает катализировать окислительно-восстановительные реакции. Как указано выше, фермент помогает превращать глюкозу во фруктозу.[3]

Субъединичные взаимодействия в SDH

Взаимодействие между субъединицами, образующими тетрамер в SDH, определяется нековалентным взаимодействием.[5] Эти нековалентные взаимодействия состоят из гидрофобного эффекта, водородных связей и электростатических взаимодействий между четырьмя идентичными субъединицами. Считается, что для гомотетрамерных белков, таких как SDH, структура эволюционировала от мономерной к димерной и, наконец, к тетрамерной структуре. Белки SDH имеют тесную эволюционную связь с алкогольдегидрогеназа, который также принадлежит к суперсемейству белков среднецепочечных ферментов дегидрогеназы / редуктазы (MDR). Все ADH млекопитающих представляют собой димерные ферменты, но некоторые бактериальные ADH также имеют тетрамерную четвертичную структуру. SDH белокрылки серебряного листа и ADH1 дрожжей лишены структурного сайта цинка и имеют тетрамерную четвертичную структуру, таким образом показывая тесную эволюционную взаимосвязь со структурной точки зрения между двумя классами белков (ADH и SDH).[5]

Общий процесс связывания в SDH описывается увеличением свободной энергии, которое может быть определено по скорости ассоциации и диссоциации между субъединицами.[5]

Сборка четырех субъединиц (A, B, C и D) в SDH

Сеть водородных связей между субъединицами, как было показано, важна для стабильности тетрамерной четвертичной белковой структуры. Например, исследование SDH, в котором использовались различные методы, такие как выравнивание последовательностей белков, структурные сравнения, энергетические расчеты, эксперименты по гель-фильтрации и эксперименты по ферментной кинетике, могло выявить важную сеть водородных связей, которая стабилизирует тетрамерную четвертичную структуру в SDH млекопитающих.[5]

Клиническое значение

В тканях, где сорбитолдегидрогеназа низкая или отсутствует, например, в сетчатке, хрусталике, почках и нервных клетках, сорбитол может накапливаются в условиях гипергликемии. При неконтролируемом диабете в эти ткани попадает большое количество глюкозы, а затем альдозоредуктаза превращается в сорбит. Затем сорбитол накапливается, в результате чего вода втягивается в клетку из-за повышенного осмотического давления, нарушая функцию тканей. Ретинопатия, катаракта формирование нефропатия, и периферическая невропатия наблюдаемые при диабете частично связаны с этим явлением.[6]

Рекомендации

  1. ^ Ивата Т., Попеску Н.С., Зимонич Д.Б., Карлссон С., Хёгг Дж.О., Вака Г., Родригес И.Р., Карпер Д. (март 1995 г.). «Структурная организация гена сорбитолдегидрогеназы человека (SORD)». Геномика. 26 (1): 55–62. Дои:10.1016 / 0888-7543 (95) 80082-В. PMID  7782086.
  2. ^ Эль-Каббани О., Дарманин С., Чанг Р.П. (февраль 2004 г.). «Сорбитолдегидрогеназа: структура, функция и дизайн лиганда». Curr. Med. Chem. 11 (4): 465–76. Дои:10.2174/0929867043455927. PMID  14965227.
  3. ^ а б PDB: 1pl7​; Поли Т.А., Экстром Дж. Л., Биб Д. А., Чруник Б., Каннингем Д., Гриффор М., Камат А., Ли С. Е., Мадура Р., Макгуайр Д., Субаши Т., Василко Д., Уоттс П., Майлари Б. Л., Оутс П. Джей, Адамс П. Д., Рат В. Л. (Сентябрь 2003 г.). «Рентгеноструктурные и кинетические исследования сорбитолдегидрогеназы человека». Структура. 11 (9): 1071–85. Дои:10.1016 / S0969-2126 (03) 00167-9. PMID  12962626.
  4. ^ Lovell D, et al. (2003). «Заговор Рамачандрана» (PDF). Белки. 50: 437.
  5. ^ а б c d Hellgren M, Kaiser C, de Haij S, Norberg A, Höög JO (2007). «Сеть водородных связей в сорбитолдегидрогеназе млекопитающих стабилизирует тетрамерное состояние и имеет важное значение для каталитической силы». Клетка. Мол. Life Sci. 64 (23): 3129–3138. Дои:10.1007 / s00018-007-7318-1. PMID  17952367.
  6. ^ Харви, Ричард; Феррье, Дениз (2011). Иллюстрированные обзоры Липпинкотта: пятое издание биохимии. Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 140. ISBN  9781608314126.