Система расщепления глицином - Glycine cleavage system
| H-белок расщепления глицином | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 уточненные структуры при 2 ангстремах и 2,2 ангстремах двух форм h-белка, липоамидсодержащего белка глициндекарбоксилазы | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | GCV_H | ||||||||
| Pfam | PF01597 | ||||||||
| Pfam клан | CL0105 | ||||||||
| ИнтерПро | IPR002930 | ||||||||
| SCOP2 | 1HTP / Объем / СУПФАМ | ||||||||
| |||||||||
| Т-белок расщепления глицином, фолат-связывающий домен аминометилтрансферазы | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 кристаллическая структура компонента системы расщепления глицина: t-белок из pyrococcus horikoshii ot3 при разрешении 1,5 | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | GCV_T | ||||||||
| Pfam | PF01571 | ||||||||
| Pfam клан | CL0289 | ||||||||
| ИнтерПро | IPR006222 | ||||||||
| SCOP2 | 1pj5 / Объем / СУПФАМ | ||||||||
| |||||||||
| С-концевой бочкообразный домен Т-белка расщепления глицином | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 кристаллическая структура t-белка системы расщепления глицина | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | GCV_T_C | ||||||||
| Pfam | PF08669 | ||||||||
| ИнтерПро | IPR013977 | ||||||||
| SCOP2 | 1pj5 / Объем / СУПФАМ | ||||||||
| |||||||||
В система расщепления глицином (GCS) также известен как глициндекарбоксилазный комплекс или же GDC. Система представляет собой серию ферментов, которые запускаются в ответ на высокие концентрации аминокислоты. глицин.[1] Тот же набор ферментов иногда называют глицинсинтазой, когда он работает в обратном направлении с образованием глицина.[2] Система расщепления глицина состоит из четырех белков: Т-белка, Р-белка, L-белка и Н-белка. Они не образуют стабильного комплекса,[3] так что правильнее называть это «системой», а не «комплексом». H-белок отвечает за взаимодействие с тремя другими белками и действует как челнок для некоторых промежуточных продуктов декарбоксилирования глицина.[2] Как у животных, так и у растений система расщепления глицином непрочно прикреплена к внутренней мембране митохондрий. Мутации в этой ферментной системе связаны с глициновая энцефалопатия.[2]
Составные части
| Имя | Номер ЕС | Функция |
|---|---|---|
| Т-белок (GCST или AMT ) | EC 2.1.2.10 | аминометилтрансфераза |
| Р-белок (GLDC ) | EC 1.4.4.2 | глициндегидрогеназа (декарбоксилирование) или просто глициндегидрогеназа. |
| L-белок (GCSL или DLD ) | EC 1.8.1.4 | известен под многими именами, но чаще всего дигидролипоилдегидрогеназа |
| H-белок (GCSH ) | модифицирован с помощью липоевая кислота и взаимодействует со всеми другими компонентами в цикле восстановительного метиламина (катализируемого P-белком), переноса метиламина (катализируемого T-белком) и переноса электронов (катализируемого L-белком).[3] |
Функция
У растений, животных и бактерий система расщепления глицина катализирует следующую обратимую реакцию:
- Глицин + H4фолиевая кислота + НАД+ ↔ 5,10-метилен-H4фолиевая кислота + CO2 + NH3 + НАДН + Н+
В ферментативной реакции H-белок активирует P-белок, который катализирует декарбоксилирование глицина и присоединяет промежуточную молекулу к H-белку, которая перемещается к T-белку.[4][5] H-белок образует комплекс с T-белком, который использует тетрагидрофолат и дает аммиак и 5,10-метилентетрагидрофолат. После взаимодействия с Т-белком у Н-белка остаются два полностью восстановленных тиол группы в липоат группа.[6] Система белка глицина регенерируется, когда H-белок окисляется, чтобы регенерировать дисульфидную связь в активном центре за счет взаимодействия с L-белком, что снижает NAD.+ к НАДН и Н+.
В сочетании с серин гидроксиметилтрансфераза, общая реакция системы расщепления глицина становится:
- 2 глицин + НАД+ + H2О → серин + CO2 + NH3 + НАДН + Н+
У людей и большинства позвоночных система расщепления глицина является частью наиболее заметного пути катаболизма глицина и серина. Это в значительной степени связано с образованием 5,10-метилентетрагидрофолат, который является одним из немногих C1 доноры в биосинтезе.[2] В этом случае метильная группа, полученная в результате катаболизма глицина, может быть передана другим ключевым молекулам, таким как пурины и метионин.
Эта реакция и, следовательно, система расщепления глицина необходимы для фотодыхание в C3 растения. Система расщепления глицина принимает глицин, который образуется из нежелательного побочного продукта Цикл Кальвина, и преобразует его в серин который может повторно войти в цикл. Аммиак, вырабатываемый системой расщепления глицина, ассимилируется Глютамин синтетаза -Глутаминоксоглутарат аминотрансфераза цикл, но стоит ячейке один АТФ и один НАДФН. Плюс в том, что один CO2 производится на каждые два O2 которые по ошибке принимаются ячейкой, генерируя некоторое значение в цикле истощения энергии. Вместе белки, участвующие в этих реакциях, составляют около половины белков в митохондрии из шпинат и горох листья.[3] Система расщепления глицина постоянно присутствует в листьях растений, но в небольших количествах, пока они не подвергаются воздействию света. Во время пикового фотосинтеза концентрация системы расщепления глицина увеличивается в десять раз.[7]
В анаэробных бактериях Clostridium acidiurici, система расщепления глицина работает в основном в направлении синтеза глицина. В то время как синтез глицина через систему расщепления возможен из-за обратимости общей реакции, это не всегда наблюдается у животных.[8][9]
Клиническое значение
Глициновая энцефалопатия, также известная как некетотическая гиперглицинемия (НКГ), является первичным нарушением системы расщепления глицина, возникающим в результате снижения функции системы расщепления глицина, вызывающей повышение уровня глицина в жидкостях организма. Заболевание было впервые клинически связано с системой расщепления глицина в 1969 году.[10] Ранние исследования показали высокий уровень глицина в крови, моче и спинномозговой жидкости. Первоначальное исследование с использованием углеродная маркировка показали снижение уровня CO2 и производство серина в печени, что прямо указывает на недостаточность реакции расщепления глицина.[11] Дальнейшие исследования показали, что делеции и мутации в 5'-области Р-белка являются основными генетическими причинами некетотической гиперглицинемии. .[12] В более редких случаях возникает миссенс-мутация в генетическом коде Т-белка, вызывающая гистидин в позиции 42 будет изменен на аргинин, также было обнаружено, что это приводит к некетотической гипергицинемии. Эта специфическая мутация напрямую повлияла на активный сайт Т-белка, вызывая снижение эффективности системы расщепления глицина.[13]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Кикучи Г. (июнь 1973 г.). «Система расщепления глицина: состав, механизм реакции и физиологическое значение». Мол. Клетка. Биохим. 1 (2): 169–87. Дои:10.1007 / BF01659328. PMID 4585091.
- ^ а б c d Кикучи Г (2008). «Система расщепления глицина: механизм реакции, физиологическое значение и гиперглицинемия». Proc. Jpn. Акад. Сер. B. Phys. Биол. Наука. 84 (7): 246–63. Дои:10.2183 / pjab.84.246. ЧВК 3666648. PMID 18941301.
- ^ а б c Douce R, Bourguignon J, Neuburger M, Rébeillé F (апрель 2001 г.). «Глициндекарбоксилазная система: увлекательный комплекс». Тенденции Plant Sci. 6 (4): 167–76. Дои:10.1016 / S1360-1385 (01) 01892-1. PMID 11286922.
- ^ Фудзивара К., Окамура К., Мотокава И. (октябрь 1979 г.). «Белок-носитель водорода из куриной печени. Очистка, характеристика и роль его простетической группы, липоевой кислоты, в реакции расщепления глицина». Arch. Biochem. Биофизы. 197 (2): 454–462. Дои:10.1016/0003-9861(79)90267-4. PMID 389161.
- ^ Парес С., Коэн-Аддад С., Сикер Л., Нойбургер М., Дус Р. (май 1994 г.). «Рентгеноструктурное определение липоатсодержащего белка с разрешением 2,6. H-белок глициндекрабоксилазного комплекса из листьев гороха». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 91 (11): 4850–3. Дои:10.1073 / пнас.91.11.4850. ЧВК 43886. PMID 8197146.
- ^ Фудзивара К., Окамура-Икеда К., Мотокава Ю. (сентябрь 1984 г.). «Механизм реакции расщепления глицина. Дальнейшая характеристика промежуточного соединения, присоединенного к H-белку, и реакции, катализируемой T-белком». J. Biol. Chem. 259 (17): 10664–8. PMID 6469978.
- ^ Оливер DJ, Neuburger M, Bourguignon J, Douce R (октябрь 1990 г.). «Взаимодействие между компонентами ферментов мутиферментного комплекса глициндекарбоксилазы». Физиология растений. 94 (4): 833–839. Дои:10.1104 / стр.94.2.833. ЧВК 1077305. PMID 16667785.
- ^ Гариболди RT, Дрейк Х.Л. (май 1984 г.). «Глицинсинтаза пуринолитической бактерии Clostridium acidiurici. Очистка системы обмена глицин-СО2». J. Biol. Chem. 259 (10): 6085–6089. PMID 6427207.
- ^ Кикучи Г., Хирага К. (июнь 1982 г.). «Система митохондриального расщепления глицина. Уникальные особенности декарбоксилирования глицина». Мол. Клетка. Биохим. 45 (3): 137–49. Дои:10.1007 / bf00230082. PMID 6750353.
- ^ Ёсида Т., Кикучи Г., Тада К., Нарисава К., Аракава Т. (май 1969). «Физиологическое значение системы расщепления глицина в печени человека, выявленное при изучении гиперглицинемии». Biochem. Биофиз. Res. Сообщество. 35 (4): 577–83. Дои:10.1016 / 0006-291x (69) 90387-8. PMID 5788511.
- ^ Хаясака К., Тада К., Фуэки Н., Накамура И. (июнь 1987 г.). «Некетотическая гиперглицинемия: анализ системы расщепления глицина в типичных и атипичных случаях». J. Pediatr. 110 (6): 873–7. Дои:10.1016 / S0022-3476 (87) 80399-2. PMID 3585602.
- ^ Канно Дж., Хатчин Т., Камада Ф., Нарисава А., Аоки Ю., Мацубара Ю., Куре С. (март 2007 г.). «Геномная делеция в GLDC является основной причиной некетотической гиперглицинемии». Журнал медицинской генетики. 44 (3): e69. Дои:10.1136 / jmg.2006.043448. ЧВК 2598024. PMID 17361008.
- ^ Kure S, Mandel H, Rolland MO, Sakata Y (апрель 1998 г.). «Миссенс-мутация (His42Arg) в гене Т-белка от крупного израильско-арабского родственника с некетотической гиперглицинемией». Гм. Genet. 102 (4): 430–4. Дои:10.1007 / s004390050716. PMID 9600239.