ДАГФ-синтаза - DAHP synthase

Домен DAHP-синтетазы I
Структура Aquifex aeolicus kdo8ps в комплексе с 2-дегидро-3-дезоксифосфооктонатальдолазой z-метил-пептида.
Идентификаторы
Символ	DAHP_synth_1
Pfam	PF00793
Клан пфам	CL0036
ИнтерПро	IPR006218
SCOP2	51569 / SCOPe / SUPFAM
Доступные белковые структуры: Pfam   структуры / ECOD   PDB RCSB PDB ; PDBe ; PDBj PDBsum краткое изложение структуры

3-дезокси-D-arabinoheptulosonate 7-фосфат ( DAHP ) синтазы ( ЕС 2.5.1.54 ) является первым ферментом в серии метаболических реакций , известных как шикимат путь , который является ответственным за биосинтез из аминокислоты фенилаланина , тирозина , и триптофан . Поскольку это первый фермент в пути шикимата, он контролирует количество углерода, поступающего в этот путь. Ингибирование ферментов - это основной метод регулирования количества углерода, попадающего в этот путь. Формы этого фермента различаются между организмами, но его можно рассматривать как DAHP-синтазу на основании реакции, катализируемой этим ферментом.

В энзимологии , A DAHP синтазы ( ЕС 2.5.1.54 ) представляет собой фермент , который катализирует в химическую реакцию

фосфоенолпируват + D-эритрозо-4-фосфат + H ₂ O 3-дезокси-D-арабино-гепт-2-улосонат 7-фосфат + фосфат${\ displaystyle \ rightleftharpoons}$

Тремя субстратами этого фермента являются фосфоенолпируват , D-эритрозо-4-фосфат и H ₂ O , а двумя его продуктами являются 3-дезокси-D-арабино-гепт-2-улосонат, 7-фосфат и фосфат .

Номенклатура

Этот фермент принадлежит к семейству трансфераз , а именно к тем, которые переносят арильные или алкильные группы, отличные от метильных. Систематическое название данного фермента класса фосфоенолпирувата: D-эритроза-4-фосфат С- (1-карбоксивинил) трансферазы (фосфат-гидролизный, 2-карбокси-2-оксоэтил образующих). Другие широко используемые названия включают 2-дегидро-3-дезоксифосфогептонатальдолазу, 2-кето-3-дезокси-D-арабиногептоновую кислоту 7-фосфатсинтетазу, 3-дезокси-D-арабино-2-гептулозоновую кислоту 7- фосфатсинтетаза, 3-дезокси-D-арабино-гептолозонат-7-фосфатсинтетаза, 3-дезокси-D-арабиногептулозонат 7-фосфатсинтетаза, 7-фосфо-2-кето-3-дезокси-D-арабиногептонат D -эритрозо-4-фосфат, лиаза (пируват-фосфорилирующая), 7-фосфо-2-дегидро-3-дезокси-D-арабиногептонат, D-эритрозо-4-фосфатлиаза (пируват-фосфорилирующая), D-эритроза- 4-фосфат-лиаза, D-эритрозо-4-фосфат-лиаза (пируват-фосфорилирующая), DAH7-P-синтаза, DAHP-синтаза, DS-Co, DS-Mn, KDPH-синтаза, KDPH-синтетаза, дезокси-D-арабиногептулозонат -7-фосфатсинтетаза, фосфо-2-дегидро-3-дезоксигептонатальдолаза, фосфо-2-кето-3-дезоксигептаноатальдолаза, фосфо-2-кето-3-дезоксигептонатальдолаза, фосфо-2-кето-3-дезоксигептонат альдолаза и фосфо-2-оксо-3-дезоксигептонат альдолаза.

Биологическая функция

Основная функция DAHP-синтазы - катализировать реакцию фосфоенолпирувата и D-эритрозо-4-фосфата с DAHP и фосфатом . Однако другая биологическая функция фермента - регулировать количество углерода, попадающего в путь шикимата. Это достигается в основном с помощью двух разных методов: ингибирования обратной связи и контроля транскрипции. Ингибирование обратной связи и контроль транскрипции являются механизмами регуляции углерода в бактериях, но единственный механизм регуляции, обнаруженный в DAHP-синтазе, обнаруженной у растений, - это контроль транскрипции.

У Escherichia coli , вида бактерий, DAHP-синтаза обнаружена в виде трех изоферментов , каждый из которых чувствителен к одной из аминокислот, продуцируемых в пути шикимата. При исследовании чувствительной к тирозину синтазы DAHP в E. coli было определено, что фермент ингибируется тирозином посредством неконкурентного ингибирования по отношению к фосфоенолпирувату , первому субстрату реакции, катализируемой синтазой DAHP, в то время как фермент ингибируется тирозином посредством конкурентного ингибирования по отношению к D-эритрозо-4-фосфату, второму субстрату реакции, катализируемой DAHP-синтазой, когда концентрация тирозина превышает 10 мкМ. Также было определено, что фермент ингибируется неорганическим фосфатом посредством неконкурентного ингибирования в отношении обоих субстратов и ингибируется DAHP посредством конкурентного ингибирования в отношении фосфоенолпирувата и неконкурентного ингибирования в отношении D-эритрозо-4-фосфата. Исследования ингибирования продукта показали, что фосфоенолпируват является первым субстратом, который связывается с ферментным комплексом, а неорганический фосфат является первым продуктом, отделяющимся от ферментного комплекса. Таким образом, количество углерода, попадающего в путь шикимата, можно контролировать, подавляя ДАГФ-синтазу катализировать реакцию, которая образует ДАГФ.

Поток углерода в путь шикимата у растений регулируется транскрипционным контролем. Этот метод также встречается у бактерий, но подавление обратной связи более распространено. У растений по мере того, как растения проходили цикл роста, активность DAHP-синтазы изменялась.

Каталитическая активность

Ионы металлов необходимы для того, чтобы ДАГФ-синтаза катализировала реакции. В DAHP-синтазе было показано, что сайт связывания содержит образцы остатков цистеина и гистидина, связанных с ионами металлов по типу Cys-XX-His.

Было показано, что, как правило, DAHP-синтазы требуют кофактора иона двухвалентного металла для того, чтобы фермент функционировал должным образом. Ионы металлов, которые могут действовать как кофакторы, включают Mn ²⁺ , Fe ²⁺ , Co ²⁺ , Zn ²⁺ , Cu ²⁺ и Ca ²⁺ . Исследования показали, что один ион металла связывается с каждым мономером DAHP-синтазы.

Реакция, катализируемая ДАГФ-синтазой, показана ниже.

Это реакция, катализируемая ДАГФ-синтазой.

Состав

Это изображение показывает четвертичную структуру DAHP-синтазы.

На этом изображении показана четвертичная структура DAHP-синтазы, а вторичные и третичные структуры проиллюстрированы в виде мультфильмов.

Четвертичная структура DAHP-синтазы состоит из двух прочно связанных димеров , что означает, что DAHP-синтаза является тетрамером .

Справа - изображение DAHP-синтазы, которое показывает четвертичную структуру DAHP-синтазы. Это изображение показывает, что DAHP-синтаза состоит из двух прочно связанных димеров. Каждая из цепочек мономера окрашена по-разному.

Под первым изображением справа находится изображение DAHP-синтазы, которое также показывает четвертичную структуру, однако это изображение находится в виде карикатуры. Этот вид также показывает, что каждый из четырех мономеров окрашен по-разному. Кроме того, этот вид можно также использовать для отображения вторичных и третичных структур. Как показано, два мономера имеют бета-слои, которые взаимодействуют с одной стороны фермента, в то время как два других мономера имеют бета-слои, которые взаимодействуют с противоположной стороны.

Структурные исследования

По состоянию на конец 2007 г. для этого класса ферментов были решены четыре структуры с кодами доступа 1RZM , 1VR6 , 1VS1 и 2B7O .

Рекомендации

дальнейшее чтение