Аконитаза - Aconitase

Семейство аконитаз
(аконитатгидратаза)
Семейство аконитаз ; (аконитатгидратаза)
	Структура аконитазы.
Идентификаторы
Символ	Аконитаза
Pfam	PF00330
ИнтерПро	IPR001030
ПРОФИЛЬ	PDOC00423
SCOP2	1aco / SCOPe / SUPFAM
Pfam
Доступные белковые структуры:
Pfam	структуры / ECOD
PDB	RCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsum	краткое изложение структуры

Поиск
ЧВК	статьи
PubMed	статьи
NCBI	белки

аконитатгидратаза
аконитатгидратаза
	Иллюстрация аконитазы свиньи в комплексе с кластером [Fe 4 S 4 ]. Белок окрашен вторичной структурой, атомы железа синего цвета, а серы - красного цвета.
Идентификаторы
ЕС нет.	4.2.1.3
№ CAS	9024-25-3
Базы данных
IntEnz	Просмотр IntEnz
BRENDA	BRENDA запись
ExPASy	Просмотр NiceZyme
КЕГГ	Запись в KEGG
MetaCyc	метаболический путь
ПРИАМ	профиль
Структуры PDB	RCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтология	Amigo / QuickGO
ЧВК
Поиск
ЧВК	статьи
PubMed	статьи
NCBI	белки

Аконитаза (аконитатгидратазы; EC 4.2.1.3 ) является ферментом , который катализирует стерео-специфической изомеризация из цитрата в изоцитрат с помощью цис - aconitate в кислотах цикла трикарбонового , A не- редокса - -активный процесс.

Структура

Аконитаза, отображаемая в структурах на правом поле этой страницы, имеет две немного разные структуры, в зависимости от того, активирована она или деактивирована. В неактивном виде его структура разделена на четыре домена. Считая от N-конца , только первые три из этих доменов вовлечены в тесные взаимодействия с кластером [3Fe-4S], но активный сайт состоит из остатков из всех четырех доменов, включая более крупный C-концевой домен. Кластер Fe-S и анион SO ₄^2- также находятся в активном центре. Когда фермент активируется, он получает дополнительный атом железа, создавая кластер [4Fe-4S]. Однако структура остального фермента почти не изменилась; законсервированные атомы между двумя формами находятся по существу в одних и тех же положениях с разницей до 0,1 ангстрем.

Функция

В отличие от большинства белков железо-сера, которые функционируют как переносчики электронов, кластер железо-сера аконитазы непосредственно реагирует с субстратом фермента. Аконитаза имеет активный кластер [Fe ₄ S ₄ ] ²⁺ , который может превращаться в неактивную форму [Fe ₃ S ₄ ] ⁺ . Было показано, что три остатка цистеина (Cys) являются лигандами центра [Fe ₄ S ₄ ]. В активном состоянии лабильный ион железа кластера [Fe ₄ S ₄ ] координируется не Cys, а молекулами воды.

Железо реагирует элемент-связывающий белок (ИРЭ-ВР) и 3-изопропилмалат дегидратаз (α-изопропилмалат изомеразы; EC 4.2.1.33 ), фермент , катализирующий вторую стадию в биосинтезе лейцина , известен аконитазом гомологов. Регуляторные элементы железа (IRE) представляют собой семейство некодирующих структур «стебель-петля» из 28 нуклеотидов, которые регулируют накопление железа, синтез гема и захват железа. Они также участвуют в связывании рибосом и контролируют оборот мРНК (деградацию). Специфический белок-регулятор, IRE-BP, связывается с IRE как в 5 ', так и в 3' областях, но только с РНК в апо-форме, без кластера Fe-S. Экспрессия IRE-BP в культивируемых клетках показала, что белок функционирует либо как активная аконитаза, когда клетки насыщены железом, либо как активный связывающий РНК белок, когда клетки истощены по железу. Мутантные IRE-BP, в которых любой или все три остатка Cys, участвующие в образовании Fe-S, заменены серином , не обладают аконитазной активностью, но сохраняют РНК-связывающие свойства.

Аконитаза ингибируется фторацетатом , поэтому фторацетат ядовит. Фторацетат, входящий в цикл лимонной кислоты, может незаметно войти в качестве фторцитрата. Однако аконитаза не может связывать этот субстрат, и, таким образом, цикл лимонной кислоты останавливается. Кластер железа и серы очень чувствителен к окислению супероксидом .

Механизм

Аконитазный стрелковыводящий механизм

Цитрат и кластер Fe-S в активном центре аконитазы: пунктирные желтые линии показывают взаимодействия между субстратом и соседними остатками

Аконитаза использует механизм дегидратации-гидратации. Каталитические остатки представляют собой His-101 и Ser-642. His-101 протонирует гидроксильную группу на C3 цитрата, позволяя ему уйти в виде воды, а Ser-642 одновременно отщепляет протон на C2, создавая двойную связь между C2 и C3 и образуя так называемый промежуточный цис -конитат ( две карбоксильные группы по двойной связи являются цис ). Атом углерода, из которого удален водород, - это тот, который образовался из оксалоацетата на предыдущем этапе цикла лимонной кислоты, а не тот, который произошел от ацетил-КоА , даже если эти два атома углерода эквивалентны, за исключением того, что один является « про- R "и другие" про- S "(см. Prochirality ). В этот момент промежуточное звено поворачивается на 180 °. Это вращение называется «переворот». Говорят, что из-за этого интермедиата он переходит из «цитратного режима» в «изоцитратный режим».

Как именно происходит этот переворот, остается спорным. Одна из теорий состоит в том, что на стадии ограничения скорости этого механизма цис -аконитат высвобождается из фермента, а затем повторно присоединяется в изоцитратном режиме для завершения реакции. Этот этап ограничения скорости гарантирует, что в конечном продукте формируется правильная стереохимия , в частности (2R, 3S). Другая гипотеза заключается в том, что цис- кононитат остается связанным с ферментом, пока он переключается из цитратного в изоцитратный режим.

В любом случае переворачивание цис- кононитата позволяет стадиям дегидратации и гидратации происходить на противоположных сторонах промежуточного продукта. Аконитаза катализирует транс- элиминирование / добавление воды, и переворот гарантирует формирование правильной стереохимии в продукте. Для завершения реакции остатки серина и гистидина меняют свое первоначальное каталитическое действие: гистидин, теперь основной, отрывает протон от воды, направляя его как нуклеофил для атаки на C2, а протонированный серин депротонируется двойным цис- конатитатом. связь для завершения гидратации с образованием изоцитрата.