Interested Article - Аконитаза

susan
  • 2020-05-22
  • 1

Семейство аконитазы
(аконитатгидратазы)
Структура аконитазы[1].
Структура аконитазы .
Идентификаторы
Символ Аконитаза
Pfam
Доступные структуры белков
Pfam
PDB ; ;

Аконитаза , также аконитатгидратаза — фермент (КФ ), из семейства гидратазы (класс лиазы ), который катализирует стереоспецифическую реакцию изомеризации цитрата в изоцитрат, посредством образования цис-аконитата в цикле Кребса , без окислительно-восстановительного механизма .

Аконитаза встречается у всех эукариот и бактерий в цитозоле . Многоклеточные организмы имеют дополнительную митохондриальную форму (так называемая аконитаза-2).

У человека аконитаза-1 кодируется геном , который локализован на коротком плече (p-плече) 9-ой хромосомы . Ген аконитазы-2 — , локализуется на длинном плече (q-плече) 22-ой хромосомы .

Структура

Активация железосерного кластера аконитазы, четвёртым атомом железа. Конформация структуры кластера изменяется от тетраэдра до октаэдра.

Аконитаза состоит из четырёх доменов, три из которых тесно связаны друг с другом. Четвёртый домен, с тремя другими, образует карман, в котором происходит катализ. Каталитическая активность фермента зависит от специфической конформации, за которую отвечают железосерный кластер [4Fe-4S] и несколько аминокислотных остатков, которые позволяют протекать стереоспецифической реакции переноса молекулы воды с ахирального цитрата исключительно на изоцитрат .

Митохондриальная аконитаза, содержит остатки цистеина в позициях -385, -458 и -451, а также железосерный кластер [4Fe-4S], который имеет решающее значение для её каталитической активности. В неактивном состоянии в кластере отсутствует четвёртый атом железа, который слабо связан и первоначально имеет координационное число 4 (тетраэдрическая структура): три атома серы и один ион гидроксида (воды) в качестве связующего партнёра (см. Рисунок). В каталитической фазе координационное число атома железа увеличивается до 6 (октаэдрическая структура), а затем присоединяется дополнительный изоцитрат и другая молекула воды .

Выполняемые функции

В отличие от большинства железосернистых белков, которые функционируют в качестве электронных носителей, железосерный кластер аконитазы непосредственно взаимодействует 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 .

Железосерный кластер очень чувствителен к воздействию супероксид анион-радикала (O 2 •- ) и легко окисляется им .

Механизм катализа

Цитрат и железосерный кластер Fe-S в активном центре аконитазы: пунктирные жёлтые линии показывают взаимодействие между субстратом и близлежащими остатками .

Аконитаза использует механизм гидратации-дегидратации . Каталитическими остатками являются His-101 и Ser-642 . Остаток His-101 протонирует гидроксильную группу на C3 атоме цитрата, этот процесс позволяет покинуть молекулу воды, и Ser-642 одновременно атакуют протон на C2, образуя двойную связь между C2 и C3, что приводит к образованию цис-аконитатного интермедиата. В этот момент образовавшийся интермедиат поворачивается на 180°, происходит так называемый « флип-переход » .

Как именно происходит процесс флип-перехода спорно. Одна из теорий заключается в том, что на лимитирующей стадии механизма цис-аконитат высвобождается из фермента, а затем повторно присоединяется в форме изоцитрата для завершения реакции . Эта лимитирующая стадия обеспечивает образование в конечном продукте нужного стереоизомера , а именно (2R,3S) . Другая гипотеза заключается в том, что цис-аконитат остаётся связанным с ферментом, когда происходит флип-переход молекулы цитрата в форму изоцитрата .

Механизм катализа.

В любом случае переворачивание цис-аконитата на 180° позволяет проводить стадии дегидратации и гидратации на противоположных сторонах интермедиата. Аконитаза катализирует транс-элиминирование/гидратацию, а флип-переход гарантирует правильное стереохимическое строение интермедиата. Чтобы завершить реакцию, остатки серина и гистидина изменяют свои изначальные каталитические функции: гистидин , являясь основанием, отщепляет протон из воды, тем самым он становится нуклеофилом для атаки на С2-атом, а протонированный серин депротонируется двойным цис-аконитом, завершая реакцию гидратации образованием молекулы изоцитрата .

Ингибирование катализа

Молекулы фторуксусной кислоты или фторацетата встраиваются в цикл Кребса, метаболизируются до фторцитрата , который оказывает сильное ингибирующее воздействие на аконитазу, тем самым происходит блокирование цикла Кребса.

Примечания

  1. PDB ; Lauble, H; Kennedy, MC; Beinert, H; Stout, C.D. Crystal Structures of Aconitase with Trans-aconitate and Nitrocitrate Bound (англ.) // (англ.) ( : journal. — 1994. — Vol. 237 , no. 4 . — P. 437—451 . — doi : . — .
  2. Beinert H., Kennedy M.C. Aconitase, a two-faced protein: enzyme and iron regulatory factor (англ.) // (англ.) ( : journal. — (англ.) ( , 1993. — December ( vol. 7 , no. 15 ). — P. 1442—1449 . — .
  3. Flint, Dennis H.; Allen, Ronda M. Iron−Sulfur Proteins with Nonredox Functions (англ.) // (англ.) ( : journal. — 1996. — Vol. 96 , no. 7 . — P. 2315—2334 . — doi : .
  4. Beinert H., Kennedy M.C., Stout C.D. Aconitase as Ironminus signSulfur Protein, Enzyme, and Iron-Regulatory Protein (англ.) // (англ.) ( : journal. — 1996. — November ( vol. 96 , no. 7 ). — P. 2335—2374 . — doi : . — .
  5. Robbins A.H., Stout C.D. Structure of activated aconitase: formation of the [4Fe-4S] cluster in the crystal (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America : journal. — 1989. — May ( vol. 86 , no. 10 ). — P. 3639—3643 . — . — PMC .
  6. Gardner, Paul R. Aconitase: Sensitive target and measure of superoxide // Superoxide Dismutase. — 2002. — Vol. 349. — P. 9–23. — ISBN 978-0-12-182252-1 . — doi : .
  7. PDB ; Lloyd SJ, Lauble H, Prasad GS, Stout CD (December 1999). . Protein Sci . 8 (12): 2655—62. doi : . PMC . PMID .
  8. ↑ Takusagawa F. . Takusagawa’s Note . The University of Kansas. Дата обращения: 10 июля 2011. 24 марта 2012 года.
  9. Beinert H., Kennedy M.C., Stout C.D. (англ.) // (англ.) ( : journal. — 1996. — November ( vol. 96 , no. 7 ). — P. 2335—2374 . — doi : . — . 11 августа 2011 года.
  10. ↑ Lauble H., Stout C.D. Steric and conformational features of the aconitase mechanism (англ.) // Proteins : journal. — 1995. — May ( vol. 22 , no. 1 ). — P. 1—11 . — doi : . — .
  11. ↑ . The Prosthetic groups and Metal Ions in Protein Active Sites Database Version 2.0 . The University of Leeds (2 февраля 1999). Дата обращения: 10 июля 2011. 8 июня 2011 года.
Источник —

susan
  • 2020-05-22
  • 1
  • Tags:

Same as Аконитаза

The title for the last searches