Сквален-хопен циклаза - Squalene-hopene cyclase

Сквален-хопен циклаза
2sqc.png
The кристаллографиялық мембрана жағдайы көкпен, екі мономер жасыл және қызғылт түстермен, ал ортаңғы қуыста миметикалық субстрат сары түспен көрсетілген сквален-хопен циклаза димерінің құрылымы.[1]
Идентификаторлар
EC нөмірі5.4.99.17
CAS нөмірі76600-69-6
Мәліметтер базасы
IntEnzIntEnz көрінісі
БРЕНДАBRENDA жазбасы
ExPASyNiceZyme көрінісі
KEGGKEGG кірісі
MetaCycметаболизм жолы
PRIAMпрофиль
PDB құрылымдарRCSB PDB PDBe PDBsum

Сквален-хопен циклазасы (SHC) (EC 5.4.99.17 ) немесе хопан-22-ол гидро-лиаз прокариоттық фермент болып табылады терпен циклаза / мутаза отбасы. Ол ациклді сквален молекуласының пентациклді триттерпендер хопенге және конверсиясына катализдейді. хопанол 5: 1 қатынасында.[2][3][4][5][6] Бұл фермент катализдер келесі химиялық реакциялар.

сквален хоп-22 (29) -ен
сквален + H2O хопан-22-ол

Сквален-хопен циклазаның маңызы зор, өйткені оның өнімдері, хопеноидтар, эукариоттардағы стеролдарға өте ұқсас, өйткені олар липидті мембраналарды конденсациялайды және өткізгіштігін төмендетеді. Прокариоттар жағдайында олар қатаң сақиналық құрылымдардың арқасында жоғары температура мен өте қышқылдық жағдайында тұрақтылықты қамтамасыз етеді.[7] Шынында да, сквален-хопен циклазаның реттелуі кейбір бактерияларда ыстық немесе қышқыл орта болған жағдайда жүреді.[8][9]

Hopene

Кіріспе

Сквален-хопен циклаза бактериялардың көп мөлшерінде кездеседі, бірақ оларды термофильді бактериядан оңай бөліп алады. Alicyclobacillus acidocaldarius.[10] Ол ациклдік молекуласының конверсиясын катализдейді сквален пентациклді тритерпендерге енеді хопен және хопанол.

Сквален молекуласының кеңістікті толтыратын моделі

Сквален-хопен циклазасы эвукариоттық және прокариоттық көптеген кластардың эволюциялық бастаушысы болып саналады стерол циклазалар.[6] Оксидосквален циклазалары ЭҚК эукариоттық аналогы болып табылатын реакция үшін оттегі қажет, ол кейінірек эволюцияны көрсетіп, атмосферада оттегі жинақтала бастайды. Сквален-хопен циклаза гипоксиялық ортада жұмыс істейді, бұл оның әлдеқайда ерте болуын болжайды.[11]

Құрылым

Сквален-хопен циклаза - бұл 631 амин қышқылынан және жеті рет PTFB қайталануынан тұратын 70-75кДа мембранамен байланысқан ақуыз. Ол монотопты гомодимер түрінде болады.[1]

Механизм

Гопен қаңқасының қалыптасуы биохимиядағы бір сатылы реакциялардың бірі болып табылады.[12] Бір қадамда 13 ковалентті байланыс үзіледі немесе түзіледі, 9 хираль орталығы құрылады және 5 сақина жасалады.[13] Сквален-хопен циклазасы скваленнің ациклдік молекуласының хопен мен пенпананолдың пентациклді триттерпендеріне айналуын катализдейді. Бұл өнімдер 5: 1 қатынасында пайда болады. Гопен синтезі барлық скваленнен орындыққа дейінгі конформациямен байланысудан басталады және бес С-С байланысының түзілуімен жалғасады.[14] Бұл дәйекті сақина түзетін реакция қадамдары екі терминалды қос байланыстың біріне қышқыл протонның электрофильді шабуылынан басталады. Полициклдік түзіліс протон судың молекуласымен қабылдау арқылы скваленнің альтернативті метил тобынан шығарылған кезде аяқталады.[5] Бұл база алдыңғы су. Басқа су молекулалары поляризацияны күшейту үшін жұмыс істейді (артқы сулар) және салу сутектік байланыстар жеті қалдық арасында - T41, E45, E93, R127, Q262, W133 және Y267. Алдыңғы су ақырғы өнімді анықтауда маңызды рөл атқарады. Егер ол 29 немесе 30 метил тобынан түзілген протонды хопен түзетін етіп сақтаса. Алайда, егер протонды қабылдаудың орнына су А сақинасының С-22 катионына гидроксилді қосатын болса, хопанол аз мөлшерде өндіріледі.[15]

Сквален-хопен циклазадағы белсенді қалдықтар ұсынылған

А мен D сақиналарының пайда болуы кезінде конформациялық өзгеріс өте аз болады. Сондықтан реакция ешқандай аралықты қажет етпейді және бір сатыда жүруі мүмкін. Алайда, E сақинасының түзілуіне ан кедергі жасайды энтропикалық оның тетрациклді болмауын түсіндіретін тосқауыл стероидтер.[5]

Белсенді сайт

ОӘК белсенді сайт ақуыздың мембранаға жақын орналасқан аймағындағы орталық қуыста орналасқан және оған полярлы емес канал арқылы субстрат жетеді.[16] Белсенді учаскені хош иісті қалдықтар қоршап, қуысты құрайды, сквален молекуласына өнімді конформацияға оралғанда ыңғайлы болады. The каталитикалық механизм қосарланған қолданады аспартат және гистидин қалдықтары циклдану реакциясы протондау дискретті қатарынан өтіп, С3-те және С29-да депротациялау көміртегі аралық өнімдер.[1][17] Ферментті каталитикалық аспартаттар мутациясы арқылы инактивациялауға болады.[18]

Термодинамика

Бұл фермент әдеттен тыс экзотермиялық 40-50 ккал / моль энергия шығарумен, ақуызды тұрақтандыру энергиясынан тыс. Бұл көлемді өнім шығатын липидті бүйірлік арнаны ерітеді деп ойлайды. Оның құрылымдық тұтастығын сақтау үшін кейбір ғалымдар ферменттің QW мотивтерінің 7-8 тандемді емес қайталануы (Q глутамин және W болып табылады триптофан ) көптеген беттерді байланыстырады α спиралдары ақуыз құрылымын қатайтып, денатураттың алдын алыңыз.[1]

Көптеген тығыз байланысты жер үсті спиралдары

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ а б c г. Wendt KU, Poralla K, Schulz GE (қыркүйек 1997). «Сквален циклазасының құрылымы және қызметі». Ғылым. 277 (5333): 1811–5. дои:10.1126 / ғылым.277.5333.1811. PMID  9295270.
  2. ^ Хошино Т, Сато Т (ақпан 2002). «Сквален-хопен циклаза: каталитикалық механизм және субстратты тану». Химиялық байланыс (4): 291–301. дои:10.1039 / b108995c. PMID  12120044.
  3. ^ Хошино Т, Накано С, Кондо Т, Сато Т, Миоши А (мамыр 2004). «Сквален-хопен циклаза: соңғы депротонизация реакциясы, (3R, S) -2,3-оксидоскуаленнің циклизациясы үшін конформациялық талдау және изопропилиденнің полициклдану каскадының басталуы үшін де, оның түзілуі үшін де қажеттілігі туралы қосымша дәлелдер 5 мүшелі электронды сақина ». Органикалық және биомолекулалық химия. 2 (10): 1456–70. дои:10.1039 / b401172d. PMID  15136801.
  4. ^ Сато Т, Коуда М, Хошино Т (наурыз 2004). «Alicyclobacillus acidocaldarius-ден сквален-хопен циклазаның депозитивті депротациялау орнында мутагенездік тәжірибелер». Биология, биотехнология және биохимия. 68 (3): 728–38. дои:10.1271 / bbb.68.728. PMID  15056909.
  5. ^ а б c Reinert DJ, Balliano G, Schulz GE (қаңтар 2004). «Скваленнің пентакарбоциклді хопенге ауысуы». Химия және биология. 11 (1): 121–6. дои:10.1016 / j.chembiol.2003.12.013. PMID  15113001.
  6. ^ а б Pearson A, Budin M, Brocks JJ (желтоқсан 2003). «Gemmata obscuriglobus бактериясындағы стерол синтезінің филогенетикалық және биохимиялық дәлелі». Америка Құрама Штаттарының Ұлттық Ғылым Академиясының еңбектері. 100 (26): 15352–7. дои:10.1073 / pnas.2536559100. PMC  307571. PMID  14660793.
  7. ^ Канненберг, Э .; Поралла, К. (1999). «Гопаноидты биосинтез және бактериялардағы қызмет». Naturwissenschaften. 86 (4): 168–176. дои:10.1007 / s001140050592.
  8. ^ Ourisson G, Rohmer M, Poralla K (1987). «Прокариотты гопаноидтар және басқа полтерпеноидты стеролды суррогаттар». Микробиологияға жыл сайынғы шолу. 41: 301–33. дои:10.1146 / annurev.mi.41.100187.001505. PMID  3120639.
  9. ^ Sahm H, Rohmer M, Bringer-Meyer S, Sprenger GA, Welle R (1993). «Бактериялардағы хопаноидтардың биохимиясы және физиологиясы». Микробтық физиологияның жетістіктері. 35: 247–73. дои:10.1016 / s0065-2911 (08) 60100-9. ISBN  9780120277353. PMID  8310881.
  10. ^ Секлер, Б .; Поралла, К. (1986). «Bacillus acidocaldarius-тен сквален-хопен циклазаның сипаттамасы және ішінара тазартылуы». Biochimica et Biofhysica Acta (BBA) - Жалпы пәндер. 881 (3): 356–363. дои:10.1016/0304-4165(86)90027-9.
  11. ^ Рохмер, М .; Бувье, Г .; Оуриссон, Г. (1979). «Биомембраналардың молекулалық эволюциясы: құрылымдық эквиваленттер және стеролдардың филогенетикалық прекурсорлары». Ұлттық ғылым академиясының материалдары. 76 (2): 847–851. дои:10.1073 / pnas.76.2.847. PMC  383070. PMID  284408.
  12. ^ Siedenburg G, Jendrossek D (маусым 2011). «Сквален-хопен циклазалары». Қолданбалы және қоршаған орта микробиологиясы. 77 (12): 3905–15. дои:10.1128 / aem.00300-11. PMC  3131620. PMID  21531832.
  13. ^ Corey EJ, Matsuda SP, Bartel B (желтоқсан 1993). «Хроматографиялық экранды қолдану арқылы ланостерол синтазы жоқ ашытқы мутантында функционалды экспрессия арқылы циклоартенол синтазасын кодтайтын арабидопсис талиана генін оқшаулау». Америка Құрама Штаттарының Ұлттық Ғылым Академиясының еңбектері. 90 (24): 11628–32. дои:10.1073 / pnas.90.24.11628. PMC  48037. PMID  7505443.
  14. ^ Чжэн Ю.Ф., Абэ I, Прествич Г.Д. (сәуір 1998). «Бактериялы скваленнің ингибирленген кинетикасы және туыстық белгілері: 2, 3-оксидоскуаленнің тиа-алмастырылған аналогтары бойынша хопен циклазасы». Биохимия. 37 (17): 5981–7. дои:10.1021 / bi9727343. PMID  9558334.
  15. ^ [1]
  16. ^ Гао Ю, Хонзатко Р.Б., Питерс РЖ (қазан 2012). «Терпеноидты синтездік құрылымдар: күрделі катализге әлі толық емес көзқарас». Табиғи өнім туралы есептер. 29 (10): 1153–75. дои:10.1039 / C2NP20059G. PMC  3448952. PMID  22907771.
  17. ^ Хошино Т, Сато Т (ақпан 2002). «Сквален-хопен циклаза: каталитикалық механизм және субстратты тану». Химиялық байланыс (4): 291–301. дои:10.1039 / B108995C. PMID  12120044.
  18. ^ Фейл, С .; Сусмут, Р .; Джунг, Г .; т.б. (1996). «Сквален-хопен циклазадағы белсенді учаскедегі қалдықтардың сайтқа бағытталған мутагенезі». Еуропалық биохимия журналы. 242 (1): 51–55. дои:10.1111 / j.1432-1033.1996.0051r.x. PMID  8954152.

Сыртқы сілтемелер