WikiDer > Аденилосукцинатлиаза

Adenylosuccinate lyase
ADSL
Доступные конструкции
PDBПоиск ортолога: PDBe RCSB
Идентификаторы
ПсевдонимыADSL, AMPS, ASASE, ASL, аденилосукцинатлиаза, аденилосукцинатлиаза
Внешние идентификаторыOMIM: 608222 MGI: 103202 ГомолоГен: 12 Генные карты: ADSL
Расположение гена (человек)
Хромосома 22 (человек)
Chr.Хромосома 22 (человек)[1]
Хромосома 22 (человек)
Геномное расположение ADSL
Геномное расположение ADSL
Группа22q13.1Начинать40,346,500 бп[1]
Конец40,390,463 бп[1]
Ортологи
РазновидностьЧеловекМышь
Entrez

158

11564

Ансамбль

ENSG00000239900

ENSMUSG00000022407

UniProt

P30566

P54822

RefSeq (мРНК)

NM_000026
NM_001123378
NM_001317923
NM_001363840

NM_009634

RefSeq (белок)

NP_000017
NP_001116850
NP_001304852
NP_001350769

NP_033764

Расположение (UCSC)Chr 22: 40.35 - 40.39 МбChr 15: 80.95 - 80.97 Мб
PubMed поиск[3][4]
Викиданные
Просмотр / редактирование человекаПросмотр / редактирование мыши
Аденилосукцинатлиаза
ASL active sites.png
'Гомотетрамерная структура ASL в Thermotoga maritima Домен 1 красный, Домен 2 выделен синим цветом, Домен 3 выделен желтым. Эта структура была вдохновлена ​​статьей Тота и Йейтса.[5]
Идентификаторы
Номер ЕС4.3.2.2
Количество CAS9027-81-0
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
БРЕНДАBRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
PDB структурыRCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтологияAmiGO / QuickGO

Аденилосукцинатлиаза (или же аденилосукциназа) является фермент что у людей кодируется ADSL ген.[6]

Аденилосукцинатлиаза превращает аденилосукцинат к AMP и фумарат как часть пуриновый нуклеотидный цикл. ASL катализирует две реакции в пути биосинтеза пурина, который производит AMP; ASL расщепляет аденилосукцинат до AMP и фумарат, и раскалывает SAICAR в AICAR и фумарат.

Аденилосукцинатлиаза входит в состав β-устранение суперсемейство ферментов и проходит через E1cb механизм реакции. Фермент - это гомотетрамер по три домена в каждом мономер и четыре активные сайты на гомотетрамер.

Точечные мутации в аденилосукцинате, что снижает ферментативная активность вызвать клинические симптомы, которые отмечают состояние дефицит аденилосукцинатлиазы.

Этот белок может использовать морфеин модель аллостерическая регуляция.[7]

Функция

На этой блок-схеме показаны этапы биосинтеза АМФ. Зеленые этапы показывают этапы, катализируемые ASL. Красные этапы показывают дефосфорилирование субстратов ASL.

Аденилосукцинатлиаза (ASL) - это фермент, который катализирует две реакции в de novo биосинтетический пурин путь. В обеих реакциях он использует Реакция элиминирования E1cb механизм отщепления фумарата от субстрата. В первой реакции ASL превращает 5-аминоимидазол- (N-сукцинилокарбоксамид) риботид (SAICAR) в 5-аминоимидазол-4-карбоксамид риботид (AICAR) и фумарат. AICAR проходит еще три реакции, прежде чем превратится в аденилосукцинат (также называемый сукциниладенозинмонофосфатом или SAMP), который затем расщепляется на аденозинмонофосфат (AMP) и фумарат.[8] ASL важен для клеток не только из-за его участия в создании пуринов, необходимых для клеточная репликация, но также потому, что он помогает регулировать метаболические процессы, контролируя уровни AMP и фумарата в клетке.[9]

ASL расщепляет SAICAR на AICAR и фумарат, а аденилосукцинат - на AMP и фумарат. Эта цифра была навеяна одной из статьи Тота и Йейтса.[5]

Структура

Подразделения

Аденилосукцинатлиаза принадлежит к суперсемейству β-элиминирования и по своей структуре представляет собой гомотетрамер. Мономер аденилосукцинатлиазы имеет три домена. В Thermotoga maritima, домен 1 содержит 7 α-спирали в остатки 1-93, включая His68, который является высококонсервативным и ранее считался каталитическим кислота в активный сайт.[5] Более поздние исследования показали, что His171 в домене 2, который ранее считался каталитическим основание, может фактически действовать как каталитическая кислота, по крайней мере, в кишечная палочка.[9] Домен 2 состоит из остатков 94-341 и содержит 5 α-спиралей и только мономер. β-лист. Домен 3 состоит из 7 α-спиралей. Ядро тетрамера состоит из четырех копий домена 2, и есть две копии каждого из доменов 1 и 3 на каждом конце тетрамера, дающие тетрамер D2 двугранная симметрия. Тетрамер имеет четыре активных сайта, на каждом из которых встречаются три домена.[5]

Аденилосукцинатлиаза у людей и Bacillus subtilis возможно конкурентно подавленный посредством аналог субстрата аденозинфосфонамасляная кислота 2 ’(3’), 5’-дифосфат (APBADP). APBADP является конкурентным ингибитором обеих реакций, катализируемых аденилосукцинатлиазой, и кинетические исследования с APBADP показывают, что субстраты для обеих реакций используют один и тот же активный центр.[10] В реакции, катализируемой ASL, расщепляющей аденилосукцинат на аденозинмонофосфат (AMP) и фумарат, AMP должен немного вращаться после завершения реакции и до высвобождения фумарата, чтобы оба продукта поместились в активном центре.[11]

Мутации

Аденилосукцинатлиаза мутанты может иметь значительно сниженную активность вне зависимости от того, находится ли мутация в активном сайте или за его пределами. Вызывающие заболевание мутанты ASL R396C и R396H находятся на входе в активный центр и имеют более низкий VМаксимум чем ASL дикого типа, но мутанты K246E и L311V, которые находятся вдали от активного сайта, также вызывают снижение VМаксимум. ASL-мутант R194C находится вдали от активного сайта, и хотя он поддерживает VМаксимум как и ASL дикого типа, он оказался наименее конформационно стабильным из пяти мутантов. in vitro и по-прежнему вызывает болезнь.[12]

Механизм

Ранее считалось, что механизм действия аденилосукцинатлиазы представляет собой согласованный катализ, при котором водород на β-углероде (по отношению к выходящему азоту) отводится каталитическим основанием, в то время как уходящий азот протонируется атомом азота. каталитическая кислота для удаления E2.[5] Более свежие данные противоречат этой идее и подтверждают, что механизм на самом деле не согласован, но что абстракция происходит первой, а есть промежуточный карбанион вид, который стабилизирован резонансом. Для обеих реакций, катализируемых ASL, сначала происходит депротонирование углерода β до выходящего азота, затем образование и резонансная стабилизация карбаниона, и, наконец, протонирование уходящего азота, которое вызывает разрыв связи C-N.[9] Экспериментальное подтверждение депротонирования, образования карбаниона и лимитирующей скорости стадии протонирования, вызывающей расщепление, означает, что это механизм E1cb. Самые последние данные предполагают, что каталитической кислотой является His171, который ранее считался каталитическим основанием, и что несколько необычно, что это серин в положении 295, действующий как каталитическое основание. Расщепление аденилосукцината до AMP и фумарата является упорядоченным механизмом uni-bi, что означает, что после расщепления фумарат покидает активный сайт раньше, чем это делает AMP.[13]

Механизм действия ASL. Сначала кислота депротонирует β-углерод, затем образуется карбанион и стабилизируется резонанс, наконец, азот принимает протон, и связь C-N расщепляется. Этот рисунок был вдохновлен статьей Цая и др.[9] ПРИМЕЧАНИЕ: структура фумарата на этом рисунке неверна. Между атомами углерода 2 и 3 должна быть двойная связь в транс-конфигурации.

Роль в болезни

Мутированная аденилосукцинатлиаза (ASL) вызывает у пациентов клиническое заболевание, которое называют дефицит аденилосукцинатлиазы. Это состояние встречается редко и проявляется в различной степени психомоторная отсталость, аутизм, атрофия мышц, и эпилепсия.[14][15] Точная причина заболевания неизвестна, но возможностей недостаточно. пурин нуклеотид синтез для репликация клеток, неисправность пуриновый нуклеотидный цикли накопление субстратов до токсичных уровней. Было идентифицировано несколько точечных мутаций, связанных с заболеванием, и те, которые гетерозиготный по точечной мутации здоровы, а вот те, кто гомозиготный развиваются клинические проявления заболевания.[16] Число болезнетворных генотипов продолжает расти по мере того, как обнаруживается больше мутаций, и к настоящему времени выявлено тридцать различных точечных мутаций и одна делеция, которые вызывают дефицит аденилосукцинатлиазы.[17]

Когда субстраты ASL (аденилосуцинат и SAICAR) накапливаются из-за дефицита фермента, они дефосфорилированный и превращаются в сукциниладенозин (S-Ado) и сукциниламиноимидазол карбоксимид рибозид (SAICA рибозид).[18] Обычно эти соединения не присутствуют в спинномозговой жидкости или моче, поскольку ASL воздействует на большинство молекул субстрата, прежде чем они смогут накапливаться и фосфорилироваться.[15] В прошлом не существовало хорошего теста на дефицит аденилосукцинатлиазы, что затрудняло диагностику этого редкого заболевания, но недавно был разработан тест для обнаружения SAICA и S-Ado в моче. Тест недорогой и не дал ложноположительных или ложноотрицательных результатов в небольшой выборке исследователей.[19]

Считается, что рибозид SAICA может быть более токсичным соединением, поскольку он обнаруживается в более высоких концентрациях у пациентов с тяжелыми клиническими симптомами, и некоторые исследователи считают, что S-Ado может даже иметь защитное действие. Необходимо провести дополнительные исследования того, что определяет серьезность заболевания, но нестабильность ASL человека в лабораторных условиях была препятствием для этого исследования.[17]

Терапевтические приложения

По мере роста устойчивости к противомалярийным средствам исследователи ищут новые стратегии для воздействия на Плазмодий паразиты, вызывающие малярия, особенно более смертоносные P. falciparum. Некоторые исследователи предложили рассматривать ASL как потенциальную мишень для лекарств, потому что, несмотря на прерывание de novo путь биосинтеза пурина токсичен для хозяина, Плазмодий ASL имеет низкий уровень гомология последовательностей с человеческим ASL, который может сделать любую анти-Плазмодий Препараты ASL достаточно специфичны, чтобы не причинить вред человеку-хозяину.[20]

Рекомендации

  1. ^ а б c ГРЧ38: Ансамбль выпуск 89: ENSG00000239900 - Ансамбль, Май 2017
  2. ^ а б c GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000022407 - Ансамбль, Май 2017
  3. ^ "Справочник человека по PubMed:". Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США.
  4. ^ «Ссылка на Mouse PubMed:». Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США.
  5. ^ а б c d е Тот EA, Йейтс TO (февраль 2000 г.). «Структура аденилосукцинатлиазы, фермента с двойной активностью в пути биосинтеза пуринов de novo». Структура. 8 (2): 163–74. Дои:10.1016 / S0969-2126 (00) 00092-7. PMID 10673438.
  6. ^ "Entrez Gene: аденилосукцинатлиаза". Получено 2012-03-01.
  7. ^ Селвуд Т., Джаффе Е.К. (март 2012 г.). «Динамические диссоциирующие гомоолигомеры и контроль функции белка». Архивы биохимии и биофизики. 519 (2): 131–43. Дои:10.1016 / j.abb.2011.11.020. ЧВК 3298769. PMID 22182754.
  8. ^ Spiegel EK, Colman RF, Patterson D (2006). «Недостаток аденилосукцинатлиазы». Молекулярная генетика и метаболизм. 89 (1–2): 19–31. Дои:10.1016 / j.ymgme.2006.04.018. PMID 16839792.
  9. ^ а б c d Цай М., Ку Дж., Ип П., Колман Р.Ф., Сегалл М.Л., Хауэлл П.Л. (июль 2007 г.). «Комплексы субстрата и продукта аденилосукцинатлиазы Escherichia coli позволяют по-новому взглянуть на ферментативный механизм». Журнал молекулярной биологии. 370 (3): 541–54. Дои:10.1016 / j.jmb.2007.04.052. ЧВК 4113493. PMID 17531264.
  10. ^ Сивендран С., Колман РФ (июль 2008 г.). «Влияние нового нерасщепляемого аналога субстрата на мутанты дикого типа и сериновые мутанты в сигнатурной последовательности аденилосукцинатлиазы Bacillus subtilis и Homo sapiens». Белковая наука. 17 (7): 1162–74. Дои:10.1110 / пс 034777.108. ЧВК 2442012. PMID 18469177.
  11. ^ Козлов Г., Нгуен Л., Пирсол Дж., Геринг К. (сентябрь 2009 г.). «Структура фосфат-связанной аденилосукцинатлиазы Escherichia coli идентифицирует His171 как каталитическую кислоту». Acta Crystallographica Раздел F. 65 (Pt 9): 857–61. Дои:10.1107 / S1744309109029674. ЧВК 2795585. PMID 19724117.
  12. ^ Ariyananda Lde Z, Lee P, Antonopoulos C, Colman RF (июнь 2009 г.). «Биохимический и биофизический анализ пяти мутантов аденилосукцинатлиазы человека, связанных с заболеванием». Биохимия. 48 (23): 5291–302. Дои:10.1021 / bi802321m. ЧВК 2745324. PMID 19405474.
  13. ^ Булусу В., Сринивасан Б., Бопанна М.П., ​​Баларам Х. (апрель 2009 г.). «Выяснение специфичности субстрата, кинетического и каталитического механизма аденилосукцинатлиазы из Plasmodium falciparum». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Белки и протеомика. 1794 (4): 642–54. Дои:10.1016 / j.bbapap.2008.11.021. PMID 19111634.
  14. ^ Маасвинкель-Муйдж, Лаан Л.А., Онкенхаут В., Брауэр О.Ф., Джекен Дж., Поортуис Б.Дж. (август 1997 г.). «Дефицит аденилосукциназы при эпилепсии в раннем младенчестве». Журнал наследственных метаболических заболеваний. 20 (4): 606–7. Дои:10.1023 / А: 1005323512982. PMID 9266401.
  15. ^ а б Ли П., Колман РФ (февраль 2007 г.). «Экспрессия, очистка и характеристика стабильной рекомбинантной аденилосукцинатлиазы человека». Экспрессия и очистка белков. 51 (2): 227–34. Дои:10.1016 / j.pep.2006.07.023. PMID 16973378.
  16. ^ Стоун Р.Л., Эйми Дж., Баршоп Б.А., Джекен Дж., Ван ден Берге Дж., Залкин Х., Диксон Дж. Э. (апрель 1992 г.). «Мутация аденилосукцинатлиазы, связанная с умственной отсталостью и особенностями аутизма». Природа Генетика. 1 (1): 59–63. Дои:10.1038 / ng0492-59. PMID 1302001.
  17. ^ а б Паленчар Дж. Б., Крокко Дж. М., Колман РФ (август 2003 г.). «Характеристика мутантных аденилосукцинатлиаз Bacillus subtilis, соответствующих тяжелой недостаточности аденилосукцинатлиазы человека». Белковая наука. 12 (8): 1694–705. Дои:10.1110 / л.с. 0303903. ЧВК 2323956. PMID 12876319.
  18. ^ Jaeken J, Van den Berghe G (ноябрь 1984 г.). «Инфантильный аутистический синдром, характеризующийся наличием сукцинилпуринов в жидкостях организма». Ланцет. 2 (8411): 1058–61. Дои:10.1016 / с0140-6736 (84) 91505-8. PMID 6150139.
  19. ^ Мэддокс Дж., Рид Т. (январь 1989 г.). «Анализ мочи на дефицит аденилосукциназы у детей-аутистов». Ланцет. 1 (8630): 158–9. Дои:10.1016 / S0140-6736 (89) 91172-0. PMID 2563072.
  20. ^ Маршалл В.М., Коппель Р.Л. (сентябрь 1997 г.). «Характеристика гена, кодирующего аденилосукцинатлиазу Plasmodium falciparum». Молекулярная и биохимическая паразитология. 88 (1–2): 237–41. Дои:10.1016 / S0166-6851 (97) 00054-6. PMID 9274883.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка