Interested Article - 6-фосфоглюконолактоназа

breeze
  • 2021-10-21
  • 2

6-Фосфоглюконолактоназа (6PGL, PGLS) — цитозольный фермент, обнаруженный во всех организмах, который катализирует гидролиз до в окислительной фазе пентозофосфатного пути . Третичная структура 6PGL использует с остатками активного сайта, сгруппированными на петлях α-спиралей. Основываясь на кристаллической структуре фермента, предполагается, что механизм зависит от переноса протона остатком гистидина в активном центре. 6PGL избирательно катализирует гидролиз δ-6-фосфоглюконолактона и не проявляет активности в отношении γ-изомера .

Механизм действия

Было предложено, чтобы 6PGL гидролиз до протекал через перенос протона к атому кислорода кольца O5 аналогично и . Реакция инициируется атакой гидроксид- иона на сложный эфир C5. Формируется тетраэдрический промежуточный продукт, и следует отщепление сложноэфирной связи, чему способствует передача протона от остатка гистидина в активном центре. Конкретный остаток, который участвует в переносе протона, ускользал от исследователей до 2009 года, поскольку предыдущие структурные исследования продемонстрировали две возможные конформации субстрата в активном центре, которые располагают кислород кольца O5 проксимальнее остатка аргинина или гистидина. Молекулярно-динамическое моделирование использовалось, чтобы обнаружить, что остаток, который передает протон, представляет собой гистидин, и что остатки аргинина участвуют только в электрической стабилизации отрицательно заряженной фосфатной группы . Электрическая стабилизация комплекса фермент-субстрат также происходит между карбоксилатным продуктом и аминами основной цепи окружающих остатков глицина .

Предлагаемый механизм гидролиза 6-фосфоглюконолактона 6PGL.

Структура фермента

6PGL у Homo sapiens существует как мономер в цитозольных физиологических условиях и состоит из 258 аминокислотных остатков с общей молекулярной массой ~ 30 кДа . Третичная структура фермента использует с параллельными и антипараллельными β-слоями, окруженными восемью α-спиралями и пятью спиралями 3 10 . Стабильность третичной структуры белка усиливается за счет солевых мостиков между остатками аспарагиновой кислоты и аргинина , а также за счет взаимодействия стэкинга ароматических боковых цепей. Было обнаружено, что 6PGL, выделенный из , связывается с ионом Zn +2 в некаталитической роли, но этого не наблюдалось у других организмов, включая и Vibrio cholerae .

Биологическая функция

6-фосфоглюконолактоназа катализирует превращение 6-фосфоглюконолактона в 6-фосфоглюконовую кислоту, оба промежуточных продукта в окислительной фазе пентозофосфатного пути , в котором глюкоза превращается в . Окислительная фаза пентозофосфатного пути высвобождает CO 2 и приводит к образованию двух эквивалентов НАДФН из НАДФ + . Конечный продукт, рибулозо-5-фосфат, дополнительно обрабатывается организмом во время неокислительной фазы пентозофосфатного пути для синтеза биомолекул, включая нуклеотиды , АТФ и кофермент А .

Фермент, который предшествует 6PGL в пентозофосфатном пути, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа , исключительно образует δ-изомер 6-фосфоглюконолактона. Однако, если оно накапливается, это соединение может подвергаться внутримолекулярной перегруппировке с изомеризацией до более стабильной γ-формы, которая не может гидролизоваться 6PGL и не может переходить в неокислительную фазу пентозофосфатного пути. Благодаря быстрому гидролизу δ-изомера 6-фосфоглюконолактона 6PGL предотвращает его накопление и последующее образование γ-изомера, что приводит к неэффективной трате ресурсов глюкозы, доступных клетке 6-фосфоглюконолактон также подвержен атаке со стороны внутриклеточных нуклеофилов , о чём свидетельствует α-N-6-фосфоглюконоилирование белков, меченных His, экспрессируемых в E.coli , и эффективный гидролиз 6-фосфоглюконолактона 6PGL. предотвращает накопление лактона и последующие токсические реакции между промежуточным лактоном и клеткой .

Актуальность болезни

Было показано, что малярийные паразиты и Plasmodium falciparum экспрессируют бифункциональный фермент, который проявляет активность как глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, так и 6-фосфоглюконолактоназы, что позволяет им катализировать первые две стадии пентозофосфатного пути . Этот бифункциональный фермент был идентифицирован как лекарственная мишень для малярийных паразитов и низкомолекулярных ингибиторов привел к открытию новых соединений, которые потенциально могут быть переведены в мощные .

Примечания

  1. Delarue M, Duclert-Savatier N, Miclet E, Haouz A, Giganti D, Ouazzani J, Lopez P, Nilges M, Stoven V (February 2007). "Three dimensional structure and implications for the catalytic mechanism of 6-phosphogluconolactonase from Trypanosoma brucei". Journal of Molecular Biology . 366 (3): 868—81. doi : . PMID .
  2. Jeremy M. Berg. . — 7th ed. — New York: W.H. Freeman, 2012. — xxxii, 1054, 43, 41, 48 pages с. — ISBN 978-1-4292-2936-4 , 1-4292-2936-5, 978-1-4292-7635-1, 1-4292-7635-5, 978-1-4292-7396-1, 1-4292-7396-8.
  3. ↑ "NMR spectroscopic analysis of the first two steps of the pentose-phosphate pathway elucidates the role of 6-phosphogluconolactonase". The Journal of Biological Chemistry . 276 (37): 34840—6. September 2001. doi : . PMID .
  4. ↑ "Insights into the enzymatic mechanism of 6-phosphogluconolactonase from Trypanosoma brucei using structural data and molecular dynamics simulation". Journal of Molecular Biology . 388 (5): 1009—21. May 2009. doi : . PMID .
  5. "A metal-mediated hydride shift mechanism for xylose isomerase based on the 1.6 A Streptomyces rubiginosus structures with xylitol and D-xylose". Proteins . 9 (3): 153—73. 1991-03-01. doi : . PMID .
  6. "Structure of Escherichia coli ribose-5-phosphate isomerase: a ubiquitous enzyme of the pentose phosphate pathway and the Calvin cycle". Structure . 11 (1): 31—42. January 2003. doi : . PMID .
  7. "Identification of the cDNA encoding human 6-phosphogluconolactonase, the enzyme catalyzing the second step of the pentose phosphate pathway(1)". FEBS Letters . 459 (2): 223—6. October 1999. doi : . PMID .
  8. "Spontaneous alpha-N-6-phosphogluconoylation of a "His tag" in Escherichia coli: the cause of extra mass of 258 or 178 Da in fusion proteins". Analytical Biochemistry . 267 (1): 169—84. February 1999. doi : . PMID .
  9. "Post-translational modification of the N-terminal His tag interferes with the crystallization of the wild-type and mutant SH3 domains from chicken src tyrosine kinase". Acta Crystallographica Section D . 57 (Pt 5): 759—62. May 2001. doi : . PMID .
  10. "Glucose-6-phosphate dehydrogenase-6-phosphogluconolactonase. A novel bifunctional enzyme in malaria parasites". European Journal of Biochemistry . 268 (7): 2013—9. April 2001. doi : . PMID .
  11. "Plasmodium falciparum glucose-6-phosphate dehydrogenase 6-phosphogluconolactonase is a potential drug target". The FEBS Journal . 282 (19): 3808—23. October 2015. doi : . PMID .
  12. "High-throughput screening for small-molecule inhibitors of plasmodium falciparum glucose-6-phosphate dehydrogenase 6-phosphogluconolactonase". Journal of Biomolecular Screening . 17 (6): 738—51. July 2012. doi : . PMID .
  13. "Discovery of a Plasmodium falciparum glucose-6-phosphate dehydrogenase 6-phosphogluconolactonase inhibitor (R,Z)-N-((1-ethylpyrrolidin-2-yl)methyl)-2-(2-fluorobenzylidene)-3-oxo-3,4-dihydro-2H-benzo[b][1,4]thiazine-6-carboxamide (ML276) that reduces parasite growth in vitro". Journal of Medicinal Chemistry (англ.) . 55 (16): 7262—72. August 2012. doi : . PMID .

Ссылки

  • MeSH
  • "Identification of the cDNA encoding human 6-phosphogluconolactonase, the enzyme catalyzing the second step of the pentose phosphate pathway(1)". FEBS Letters . 459 (2): 223—6. October 1999. doi : . PMID .
Источник —

breeze
  • 2021-10-21
  • 2
  • Tags:

Same as 6-фосфоглюконолактоназа

The title for the last searches