АДФ-рибоза дифосфатаза - ADP-ribose diphosphatase - Wikipedia
| АДФ-рибоза дифосфатаза | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер ЕС | 3.6.1.13 | ||||||||
| Количество CAS | 9024-83-3 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Просмотр IntEnz | ||||||||
| БРЕНДА | BRENDA запись | ||||||||
| ExPASy | Просмотр NiceZyme | ||||||||
| КЕГГ | Запись в KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| ПРИАМ | профиль | ||||||||
| PDB структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Генная онтология | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
АДФ-рибоза дифосфатаза (ЕС 3.6.1.13 ) является фермент который катализирует реакция гидролиза, в которой вода нуклеофильно атакует АДФ-рибозу с образованием AMP и D-рибозо-5-фосфат. Фермент гидролиз происходит при разрыве фосфоангидридной связи и зависит от Mg2+ ионы, которые удерживаются в комплексе ферментом.
В С-концевой домен АДФ-рибозодифосфатазы содержит Nudix Последовательность, высококонсервативная аминокислотная последовательность, которая обнаруживается в более чем 450 предполагаемых белках примерно 90 различных видов. Часть этой последовательности, известная как Nudix fold является каталитической частью последовательности. Это структурно консервативный мотив петля-спираль-петля, который создает основу для связывания металлов и химии пирофосфатазы в ферменте.[1]
Гидролазы АДФ-рибозы в целом действуют как защитные агенты против чрезмерного внутриклеточного накопления АДФ-рибозы, поскольку высокие внутриклеточные уровни АДФ-рибозы могут повредить клетку. АДФ-рибозодифосфатаза, в частности, гидролизует АДФ-рибозу до АМФ и D-рибозо-5-фосфата, которые являются промежуточными продуктами центральных метаболических путей и поэтому легко могут использоваться повторно.[2][3]
Другие общие названия АДФ-рибозодифосфатазы включают АДФ-рибозопирофосфатаза и АДФРаза. ADP-рибоза обычно обозначается как ADPR.
Структура
ADPRase - это димер двух одинаковых мономеров, каждый из которых содержит 209 аминокислот. Два мономера складываются в два отдельных структурных домена и с двумя эквивалентными каталитическими центрами. С-концевой домен состоит из последовательности Nudix, упомянутой выше, а N-концевой домен в первую очередь участвует в стабилизации димера. Как отмечалось ранее, складка Nudix является каталитической частью фермента, но оба домена участвуют в активном сайте, и оба они помогают в прикреплении и координации H2Мой Бог2+, и субстрат АДФ-рибозы.[1]
На следующем рисунке показан активный сайт ADPRase в комплексе с AMPCPR и Mg.2+. AMPCPR является негидролизуемым аналогом ADP-рибозы и, таким образом, действует как ингибитор ADPRase. На рисунке ниже показаны первый и второй Mg.2+ ионы, которые служат для координации атакующей молекулы воды так, чтобы она находилась в точном соответствии с ножничная связка (Связь O-P-O составляет 177 градусов) и готова к атаке. А глутамат боковая цепь (E162) будет депротонировать молекулу воды, а затем ион гидроксида будет атаковать нуклеофильно. Это происходит, когда молекула воды находится на расстоянии 3,0 ангстрем от молекулы фосфора, которую она атакует. Используя H2О18, было обнаружено, что молекула воды атакует аденозилфосфат. Это свидетельство является опровержением предыдущего исследования, которое предположило, что гидролиз АДФ-рибозы может происходить путем нуклеофильной атаки по альфа- или бета-фосфату (Gabelli, et al. 2001). После того, как молекула воды атакует, образуется промежуточное соединение, а затем рибозо-5-фосфат запускается как уходящая группа. Третий активный сайт Mg2+ ion используется для стабилизации отрицательного заряда фосфатной группы при ее выходе и, таким образом, идеально расположен между двумя фосфатами.[4]
Когда субстрат связан, структура фермента отличается по форме. Когда субстрат связан, петля L9 перемещается на 10 ангстрем от своего исходного положения в свободном ферменте, что образует более плотный поворот и переводит E162 в его каталитическое положение, что означает, что этот фермент циклически перемещается между открытым (свободный фермент) и закрытым (субстрат-металл). сложная) конформация. Это важно, поскольку предотвращает неспецифический гидролиз других нуклеотидов.[4] ADPRase очень специфична для ADPR, поскольку было показано, что ее Kм для ADPR как минимум на два порядка ниже, чем для других сахарных нуклеотидов.
Механизм
Гидролиз ADPR катализируется E162, который улучшает нуклеофильность молекулы воды в активном центре за счет ее депротонирования. Эта вода идеально удерживается ножницами между первым и вторым ионами магния. Затем гидроксид-ион атакует атом фосфора на аденозилфосфате, создавая тригональный бипирамидный промежуточный продукт с отрицательно заряженным кислородом, присоединенным к аденозилфосфату. Затем двойная связь реформируется, эффективно выделяя рибозо-5-фосфат в качестве уходящей группы. Третий Mg2+ используется для стабилизации отрицательного заряда уходящей группы.[4]
Ферментные функции
АДФ-рибоза является промежуточным продуктом, который вырабатывается в процессе метаболизма НАД +, моно- или полиненасыщенные белки и циклическиеАДФ рибоза. АДФ-рибоза представляет собой гликирующий белок агент, и избыточные уровни АДФ-рибозы в клетке могут вызывать неферментативное АДФ-рибозилирование. Неферментативное АДФ-рибозилирование может инактивировать белковые мишени, которые содержат сайты связывания нуклеотидов, когда с ними связывается аденилатный фрагмент АДФ-рибозы, а также может влиять на регуляцию метаболизма, которая происходит через ферментативный АДФ-рибозилирование.[3] Например, полимеризация актина ингибируется неферментативным АДФ-рибозилированием при Cys остаток. Таким образом, считается, что ADPRase в целом действует как фермент для уборки дома, устраняя потенциально вредную ADP-рибозу из клетки.[2][5]
В литературе прямо подтверждается детоксицирующая роль ADPRase: Кишечная палочка клетки. Но в клетках млекопитающих есть только косвенные доказательства, связывающие ADPRase с детоксицирующей ролью, и это исходит из исследований очень специфической ADPRibase-I печени крыс с помощью цитотоксических агентов.[3][6]
Рекомендации
- ^ а б Габелли С.Б., Бианчет М.А., Бессман М.Дж., Амзель Л.М. (май 2001 г.). «Структура АДФ-рибозопирофосфатазы раскрывает структурную основу универсальности семейства Nudix». Структурная биология природы. 8 (5): 467–72. Дои:10.1038/87647. PMID 11323725. S2CID 10896410.
- ^ а б Гальперин М.Ю., Мороз О.В., Вильсон К.С., Мурзин А.Г. (январь 2006 г.). «Уборка дома - часть хорошего домашнего хозяйства». Молекулярная микробиология. 59 (1): 5–19. Дои:10.1111 / j.1365-2958.2005.04950.x. PMID 16359314. S2CID 10313196.
- ^ а б c Рибейро Дж. М., Карлото А., Костас М. Дж., Камесель Дж. К. (апрель 2001 г.). «Гидролазы плаценты человека, активные в отношении свободной АДФ-рибозы: АДФ-сахарная пирофосфатаза и специфическая АДФ-рибоза пирофосфатаза». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Общие предметы. 1526 (1): 86–94. Дои:10.1016 / S0304-4165 (01) 00113-1. PMID 11287126.
- ^ а б c Габелли С.Б., Бианчет М.А., Охниши Ю., Итикава Ю., Бессман М.Дж., Амзель Л.М. (июль 2002 г.). «Механизм действия АДФ-рибозы пирофосфатазы Escherichia coli, гидролазы Nudix». Биохимия. 41 (30): 9279–85. Дои:10.1021 / bi0259296. PMID 12135348.
- ^ Окуда К., Хаяси Х, Нишияма Й. (июль 2005 г.). «Систематическая характеристика семейства АДФ-рибоза пирофосфатазы в штамме PCC 6803 Cyanobacterium Synechocystis sp.». Журнал бактериологии. 187 (14): 4984–91. Дои:10.1128 / JB.187.14.4984-4991.2005. ЧВК 1169527. PMID 15995214.
- ^ Данн Калифорния, О'Хэндли С.Ф., Фрик Д.Н., Бессман М.Дж. (ноябрь 1999 г.). «Исследования подсемейства АДФ-рибозопирофосфатазы из гидролаз nudix и предварительная идентификация trgB, гена, связанного с устойчивостью к теллуриту». Журнал биологической химии. 274 (45): 32318–24. Дои:10.1074 / jbc.274.45.32318. PMID 10542272.
