WikiDer > L-рибулозо-5-фосфат 4-эпимераза

L-ribulose-5-phosphate 4-epimerase
L-рибулозо-фосфат-4-эпимераза
Рибулоза-эпимераза Pymol.jpg
Идентификаторы
Номер ЕС5.1.3.4
Количество CAS9024-19-5
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 L-рибулозо-5-фосфат 4-эпимераза (EC 5.1.3.4) является фермент который катализирует взаимопревращение рибулоза 5-фосфат и ксилулоза 5-фосфат в окислительной фазе Пентозофосфатный путь.[1]

L-рибулоза 5-фосфат D-ксилулоза 5-фосфат

Этот фермент имеет молекулярную массу 102 кДа и, как полагают, состоит из четырех идентичных субъединиц по 25,5 кДа. Он принадлежит к семье изомеразыособенно те рацемазы и эпимеразы действующий на углеводы и производные.[2] В систематическое название этого класса ферментов L-рибулозо-5-фосфат 4-эпимераза. Другие широко используемые имена включают фосфорибулозоизомераза, рибулозофосфат 4-эпимераза, L-рибулозо-фосфат-4-эпимераза, L-рибулозо-5-фосфат-4-эпимераза, AraD, и L-Ru5P. Этот фермент участвует в превращения пентозы и глюкуроната и метаболизм аскорбата и альдарата.

Ферментный механизм

  • Механизм рибулозо-5-фосфат-4-эпимеразы в активном центре

  • Алдол и механизмы обезвоживания

L-Рибулозо-5-фосфат-4-эпимераза катализирует эпимеризацию L-рибулоза 5-фосфат к D-ксилулоза 5-фосфат путем ретроальдольного расщепления и последующего альдольная реакция. Предлагаемый механизм предполагает абстракцию протон от гидроксил группы на C-4 с последующим разрывом связи между C-3 и C-4 с получением стабилизированного металлом ендиолата ацетона и гликолевый альдегид фосфатный фрагмент. Связь C – C фосфата гликолевого альдегида затем поворачивается на 180 °, и связь C – C между C-3 и C-4 регенерируется, чтобы получить инверсию стереохимия в C-4.[3]

Этот механизм оспаривается возможной альтернативой. обезвоживание схема реакции. Литература[2][3] отдает предпочтение альдольному механизму по двум причинам. Во-первых, механизм ретроальдольного расщепления аналогичен реакции, катализируемой L-фукулозо-фосфат альдолаза который имеет высокий уровень сходства последовательностей с L-рибулозо-5-фосфат-4-эпимераза. Во-вторых, анализ 13C и дейтерий кинетические изотопные эффекты указывает на альдольный механизм. Сообщалось, что разница в содержании дейтерия практически отсутствует. изотоп эффекты на C-3 и C-4, предполагая, что эти связи C – H не разрываются во время эпимеризации.[3] Изменения изотопного эффекта на C-3 можно было бы ожидать для механизма дегидратации, поскольку разрыв связи C – H является причиной ограничивающий шаг в этом механизме и заменяя C-3 водород с дейтерием значительно изменит скорость. В то же время есть значительно большие 13Эффекты изотопа C, предполагающие лимитирующий разрыв связи C – C, как и ожидалось с альдольным механизмом.[3]

Структура

  • Гомотетрамерная структура L-Ru5P

  • Мономер L-Ru5P

  • L-Ru5p активный сайт

Структура гомотетрамерна и демонстрирует симметрию C4.[4] Каждый субъединица белка имеет один домен, состоящий из центрального β лист с обеих сторон окружен слоями α-спираль. Центральный β-лист сформирован из девяти β-нитей (b1-b9) и преимущественно антипараллелен, за исключением нитей b7 и b8. Восемь α-спиралей структуры образуют два слоя по обе стороны от центрального β-листа. Активный центр определяется положением каталитического цинк остаток и расположен на границе между двумя соседними субъединицами. Asp76, His95, His97 и His171 действуют как остатки, связывающие металл. Замечательной особенностью структуры является то, что она очень похожа на структуру L-фукулозо-фосфат альдолаза.[2] Это согласуется с представлением о том, что оба фермента принадлежат к суперсемейству эпимеразы/альдолазы которые катализируют реакции разрыва углерод-углеродной связи через стабилизированный металлом энолировать средний.

Биологическая функция

Рибулозо-5-фосфат-4-эпимераза обнаружена на хорошо изученном L-арабиноза оперон. Этот оперон состоит из восьми генов araA-araH с геном рибулозо-5-фосфат-4-эпимеразы, называемым araD. Система арабинозы позволяет принимать пентоза L-арабиноза, а затем превращение внутриклеточный арабиноза в три стадии, катализируемые продуктами генов araB, araA, araD, в D-ксилулозо-5-фосфат.[5]

ГенПротеин
AraAИзомераза
АРАБРибулокиназа
AraCНормативный
AraDЭпимераза
AraEПоглощение
АРАФПоглощение
АРАГПоглощение
АРАПоглощение

Эволюция

L-Рибулозо-5-фосфат 4-эпимераза и L-фукулозо-1-фосфат (L-Fuc1P) альдолаза - это эволюционно родственные ферменты, которые демонстрируют 26% идентичности последовательностей и очень высокую степень структурного сходства.[2] Они оба используют двухвалентную катион в стабилизации энолировать во время катализа, и оба способны депротонировать гидроксильную группу C-4 фосфокетозного субстрата. Несмотря на эти многие сходства, присутствуют тонкие различия, которые позволяют ферментам катализировать две, казалось бы, разные реакции и приспосабливаться к субстраты сильно различаются по положению фосфата (C-5 против C-1).[6]

Рекомендации

  1. ^ Englesberg, E .; Р.Л. Андерсон; Р. Вайнберг (29 января 1962 г.). «Чувствительные к L-арабинозе мутанты Escherichia coli с дефицитом L-рибулозо-5-фосфат-4-эпимеразы». Журнал бактериологии. 84 (137): 137–46. Дои:10.1128 / JB.84.1.137-146.1962. ЧВК 277779. PMID 13890280. Получено 17 мая 2011.
  2. ^ а б c d Ю, Ло; Джоми Сэмюэл; Стивен К. Мосиманн; Джеффри Э. Ли; Мартин Э. Таннер; Натали CJ Стринадка (2001). «Структура рибулозо-5-фосфат 4-эпимеразы: альдолазоподобная платформа для эпимеризации». Биохимия. 40 (49): 14763–14771. CiteSeerX 10.1.1.510.5360. Дои:10.1021 / bi0112513. PMID 11732895.
  3. ^ а б c d Ли Л.В., Ву М.В., Клеланд В.В. (апрель 2000 г.). «Эффекты 13C и изотопа дейтерия предполагают механизм альдольного расщепления L-рибулозо-5-фосфат 4-эпимеразы». Биохимия. 39 (16): 4808–20. CiteSeerX 10.1.1.537.5159. Дои:10.1021 / bi992894 +. PMID 10769138.
  4. ^ Андерссон, Арнольд; Гюнтер Шнайдер (15 мая 1995 г.). «Очистка и предварительные рентгеноструктурные исследования рекомбинантной ~ -рибулозо-5-фосфат 4-эпимеразы из кишечная палочка". Белковая наука. 4 (12): 1648–1650. Дои:10.1002 / pro.5560040823. ЧВК 2143197. PMID 8520491.
  5. ^ Шлельф, Роберт (декабрь 2000 г.). «Регулирование оперона L-арабинозы Escherichia coli». Тенденции в генетике. 16 (12): 559–564. Дои:10.1016 / S0168-9525 (00) 02153-3. PMID 11102706.[мертвая ссылка]
  6. ^ Самуэль, Джоми; Ю Ло; Пол М. Морган; Натали CJ Стринадка; Мартин Э. Таннер (9 ноября 2001 г.). «Катализ и связывание в L-рибулозо-5-фосфат-4-эпимеразе: сравнение с L-фукулозо-фосфат-альдолазой». Биохимия. 40 (49): 14772–14780. Дои:10.1021 / bi011252v. PMID 11732896.

дальнейшее чтение

  • БУРМА Д.П., ХОРЕКЕР Б.Л. (1958). «Пентозная ферментация Lactobacillus Plantarum: IV. L-Рибулозо-5-фосфат-4-эпимераза ». J. Biol. Chem. 231 (2): 1053–64. PMID 13539036.
  • Deupree JD; Вуд WA (1970). "L-Рибулозо-5-фосфат-4-эпимераза Aerobacter aerogenes. Доказательства никотинамидадениндинуклеотид-независимой 4-эпимеризации кристаллическим ферментом ». J. Biol. Chem. 245 (15): 3988–95. PMID 4395381.
  • Ли Н., Патрик Дж. В., Массон М. (1968). "Кристаллический L-рибулозо-5-фосфат-4-эпимераза из Escherichia coli ». J. Biol. Chem. 243 (18): 4700–5. PMID 4879898.
  • ВОЛИН MJ, СИМПСОН FJ, ВУД WA (1958). "Деградация L-арабиноза Aerobacter aerogenes. III Идентификация и свойства L-рибулозо-5-фосфат 4-эпимеразы ». J. Biol. Chem. 232 (1): 559–75. PMID 13549442.