WikiDer > Оксалил-КоА декарбоксилаза

Oxalyl-CoA decarboxylase
оксалил-КоА декарбоксилаза
Oxalyl-CoA Substrate.jpg
Идентификаторы
Номер ЕС4.1.1.8
Количество CAS9024-96-8
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
БРЕНДАBRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
PDB структурыRCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтологияAmiGO / QuickGO

В энзимология, оксалил-КоА декарбоксилаза (OXC) (EC 4.1.1.8) является фермент в основном производится желудочно-кишечные бактерии Oxalobacter formigenes который катализирует то химическая реакция

оксалил-КоА формил-CoA + CO2

OXC принадлежит к семейству лиасыв частности карбокси-лиазы (декарбоксилазы), которые разрывают углерод-углеродные связи. В систематическое название этого класса ферментов оксалил-КоА-карбокси-лиаза (формил-КоА-образующая). Другие широко используемые имена включают оксалилкофермент А декарбоксилаза, и оксалил-КоА-карбокси-лиаза. Этот фермент участвует в метаболизм глиоксилата и дикарбоксилата. Здесь работает один кофактор, тиамин дифосфат (TPP) и играет ключевую роль в катаболизме оксалат, высокотоксичное соединение, которое является продуктом окисления углеводов многих бактерий и растений.[1] Оксалил-КоА декарбоксилаза чрезвычайно важна для устранения проглоченных оксалатов, содержащихся в пищевых продуктах человека, таких как кофе, чай, и шоколад,[2] и употребление таких продуктов в отсутствие Oxalobacter formigenes в кишечнике может привести к заболеванию почек или даже смерти в результате отравления оксалатами.[3]

Эволюция

Предполагается, что оксалил-КоА-декарбоксилаза эволюционно связана с ацетолактатсинтаза, TPP-зависимый фермент, ответственный за биосинтез аминокислоты с разветвленной цепью в определенных организмах.[4] Выравнивание последовательностей между двумя ферментами подтверждает это утверждение, как и присутствие рудиментарных FAD-связывающие карманы, которые не играют никакой роли в каталитической активности ферментов.[5] Связывание FAD на этом сайте в ацетолактатсинтазе и связывание ADP на родственном сайте в OXC, как полагают, играют роль в стабилизации третичные структуры белков.[6] Связывание FAD не наблюдается в оксалил-CoA декарбоксилазе,[7] но избыток кофермент А в кристаллической структуре привело к гипотезе о том, что сайт связывания кооптировался во время эволюции OXC для связывания фрагмента CoA его субстрата.[8]> Несмотря на их сходство, только оксалил-КоА декарбоксилаза необходима для образования АТФ в Oxalobacter formigenes, и было продемонстрировано, что экзогенный АДФ увеличивает декарбоксилазную активность OXC, но не ацетолактатсинтазы.[9][10]

Механизм реакции

Упрощенный механизм реакции оксалил-КоА декарбоксилазы. Считается, что немеченое основание представляет собой 4'-иминогруппу TPP.

Ключевой особенностью кофактора TPP является относительно кислый протон, связанный с атомом углерода между азотом и серой в тиазол кольцо, у которого pKa около 10.[11] Этот углеродный центр ионизируется с образованием карбанион, что добавляет к карбонил группа оксалил-КоА. За этим дополнением следует декарбоксилирование оксалил-КоА, а затем окисление и удаление формил-КоА для регенерации карбанионной формы ТФФ. Хотя механизм реакции является общим с другими TPP-зависимыми ферментами, остатки, обнаруженные в активном сайте OXC, уникальны, что вызывает вопросы о том, должен ли TDP депротонироваться основной аминокислотой во втором сайте, удаленном от образующего карбанион. сайт для активации кофактора.[12]

Структура

Две окраски димерной субструктуры фермента. С левой стороны различаются вторичные структуры фермента, а с правой стороны - два мономера. Происходит от 2JI6

Оксалил-КоА-декарбоксилаза является тетрамерной, и каждый мономер состоит из трех доменов α / β-типа.[13] Сайт связывания тиаминдифосфата располагается на границе субъединица-субъединица между двумя доменами, что обычно наблюдается в этом классе ферментов. Оксалил-КоА-декарбоксилаза структурно гомологична ацетолактатсинтазе, обнаруженной в растениях и других микроорганизмах, но OXC связывает АДФ в области, которая аналогична сайту связывания FAD в ацетолактатсинтазе.[14][15]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Баец А.Л., Эллисон М.Дж. (июль 1990 г.). «Очистка и характеристика трансферазы формил-кофермента А из Oxalobacter formigenes». Журнал бактериологии. 172 (7): 3537–40. Дои:10.1128 / jb.172.7.3537-3540.1990. ЧВК 213325. PMID 2361939.
  2. ^ Гасинская А, Гаевская Д. (2007). «Чай и кофе как основные источники оксалатов в рационе пациентов с оксалатными камнями в почках». Roczniki Panstwowego Zakladu Higieny. 58 (1): 61–7. PMID 17711092.
  3. ^ Turroni S, Bendazzoli C, Dipalo SC, Candela M, Vitali B, Gotti R, Brigidi P (август 2010 г.). «Оксалат-разлагающая активность в Bifidobacterium animalis subsp. Lactis: влияние кислых условий на транскрипционные уровни генов оксалилкофермента А (КоА) декарбоксилазы и формил-КоА трансферазы». Прикладная и экологическая микробиология. 76 (16): 5609–20. Дои:10.1128 / AEM.00844-10. ЧВК 2918965. PMID 20601517.
  4. ^ Дейли Ф. Э., Кронан Дж. Э. (февраль 1986 г.). «Синтаза ацетогидроксикислоты I, необходимый фермент для биосинтеза изолейцина и валина в Escherichia coli K-12 во время роста на ацетате в качестве единственного источника углерода». Журнал бактериологии. 165 (2): 453–60. Дои:10.1128 / jb.165.2.453-460.1986. ЧВК 214440. PMID 3511034.
  5. ^ Чипман Д., Барак З., Schloss JV (июнь 1998 г.). «Биосинтез 2-ацето-2-гидроксикислот: ацетолактатсинтазы и синтазы ацетогидроксикислот». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Структура белка и молекулярная энзимология. 1385 (2): 401–19. Дои:10.1016 / S0167-4838 (98) 00083-1. PMID 9655946.
  6. ^ Сингх Б.К., Шмитт Г.К. (ноябрь 1989 г.). «Флавинадениндинуклеотид вызывает олигомеризацию синтазы ацетогидроксикислот из клеток черной мексиканской сладкой кукурузы». Письма FEBS. 258 (1): 113–5. Дои:10.1016 / 0014-5793 (89) 81628-X. S2CID 84573564.
  7. ^ Сведрузич Д., Йонссон С., Toyota CG, Рейнхардт Л.А., Рикагно С., Линдквист Ю., Ричардс Н.Г. (январь 2005 г.). «Ферменты оксалатного обмена: неожиданные структуры и механизмы». Архивы биохимии и биофизики. 433 (1): 176–92. Дои:10.1016 / j.abb.2004.08.032. PMID 15581576.
  8. ^ Бертольд С.Л., Тойота К.Г., Муссатч П., Вуд, доктор медицины, Липер Ф., Ричардс Н.Г., Линдквист Ю. (июль 2007 г.). «Кристаллографические снимки оксалил-CoA декарбоксилазы дают представление о катализе неокислительными ThDP-зависимыми декарбоксилазами». Структура. 15 (7): 853–61. Дои:10.1016 / j.str.2007.06.001. PMID 17637344.
  9. ^ Маэстри О, Джосет Ф (август 2000 г.). «Регулирование внешнего pH и стационарной фазы роста ацетолактатсинтазы из Synechocystis PCC6803». Молекулярная микробиология. 37 (4): 828–38. Дои:10.1046 / j.1365-2958.2000.02048.x. PMID 10972805. S2CID 22509807.
  10. ^ Whitlow KJ, Polglase WJ (январь 1975 г.). «Регулирование синтазы ацетогидроксикислот в стрептомицин-зависимой Escherichia coli». Журнал бактериологии. 121 (1): 9–12. Дои:10.1128 / JB.121.1.9-12.1975. ЧВК 285606. PMID 46865.
  11. ^ Берг Дж. М., Тимочко Ю. Л., Страйер Л. Биохимия (6-е изд.). NY: W.H. Фримен и компания. п. 479.
  12. ^ Бертольд К.Л., Муссатч П., Ричардс Н.Г., Линдквист Ю. (декабрь 2005 г.). «Структурная основа активации тиаминдифосфат-зависимого фермента оксалил-КоА декарбоксилазы аденозиндифосфатом». Журнал биологической химии. 280 (50): 41645–54. Дои:10.1074 / jbc.M509921200. PMID 16216870.
  13. ^ Вертер Т., Циммер А., Вилле Дж., Голбик Р., Вайс М.С., Кениг С. (июнь 2010 г.). «Новые взгляды на взаимосвязь структура-функция оксалил-КоА-декарбоксилазы из Escherichia coli». Журнал FEBS. 277 (12): 2628–40. Дои:10.1111 / j.1742-464X.2010.07673.x. PMID 20553497.
  14. ^ Дагглбей Р.Дж., Панг СС (2000). «Синтаза ацетогидроксикислот». Журнал биохимии и молекулярной биологии. 33 (1).
  15. ^ Azcarate-Peril MA, Bruno-Bárcena JM, Hassan HM, Klaenhammer TR (март 2006 г.). «Транскрипционный и функциональный анализ генов оксалил-кофермента А (КоА) декарбоксилазы и формил-КоА трансферазы из Lactobacillus acidophilus». Прикладная и экологическая микробиология. 72 (3): 1891–9. Дои:10.1128 / AEM.72.3.1891-1899.2006. ЧВК 1393175. PMID 16517636.