Малатоксидаза - Malate oxidase

малатоксидаза
Идентификаторы
Номер ЕС1.1.3.3
Количество CAS9028-73-3
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
БРЕНДАBRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
PDB структурыRCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтологияAmiGO / QuickGO

В энзимология, а малатоксидаза (EC 1.1.3.3 ) является фермент который катализирует в химическая реакция

(S) -малат + O2 оксалоацетат + H2О2

Таким образом, два субстраты этого фермента (S) -малат и О2, а его два товары находятся оксалоацетат и ЧАС2О2.

Этот фермент принадлежит к семейству оксидоредуктазы, особенно те, которые действуют на группу CH-OH донора с кислородом в качестве акцептора. В систематическое название этого класса ферментов (S) -малат: оксидоредуктаза кислорода. Другие широко используемые имена включают ФАД-зависимая малатоксидаза, яблочная оксидаза, и яблочная дегидрогеназа II. Этот фермент участвует в метаболизм пирувата. Здесь работает один кофактор, FAD. Фермент обычно локализуется на внутренней поверхности цитоплазматическая мембрана хотя другой член семьи (малатдегидрогеназа 2 (НАД)) находится в митохондриальный матрикс.

Механизмы

Малатоксидаза принадлежит к семейству малатдегидрогеназы (EC 1.1.1.37) (MDH), которые обратимо катализируют окисление малата в оксалоацетат с помощью снижение кофактора. Самый распространенный изоферменты использования малатдегидрогеназы НАД + или же НАДФ + в качестве кофактора для приема электронов и протонов.[1]

Сокращение Витамин К добавлением водород к кольцо с хиноном и наоборот окисление реакция с последующим образованием ЧАС2О2 из кислород

Однако основное отличие малатоксидазы заключается в том, что она обычно использует FAD в качестве окислительно-восстановительного партнера в качестве альтернативы.[2][3][4] Вопреки пиридин на основе NAD + / NADP +, FAD включает хинон фрагмент, который восстанавливается прямой реакцией. Таким образом, FAD преобразуется в FADH2. В этом случае малатоксидаза квалифицируется как малатдегидрогеназа (хинон).

В мутант штаммы кишечная палочка В отсутствие активности НАД-зависимой малатдегидрогеназы экспрессируется малатоксидаза. Предполагается, что продукты малатдегидрогеназы могут быть ответственны за репрессию малатоксидазы.[5][6] Это подтвердило бы существование семейства структурно различных малатдегидрогеназ. Малатоксидаза индуцируется только в клетках, в которых полностью отсутствует активность НАД-специфической малатдегидрогеназы.[7][8]

Облучение цитоплазматических мембран Микобактерии смегматис с ультрафиолетовый свет (360 нм) в течение 10 минут приводили к потере активности малатоксидазы примерно на 50%. Добавление витамин К, содержащий функционал нафтохинон кольцо, восстанавливает окислительную активность малатоксидазы.[9] Таким образом, хиноновая функциональность витамина K может выступать в качестве альтернативы FAD.[10]

Биологический справочник

Однако вместо использования НАД +, НАДФ + или ФАД в качестве кофакторов малатоксидаза также может перейти на кислород как окислитель и акцептор протонов.[11]

(S) -малат + O2 ⇌ оксалоацетат + H2О2

Обратимая реакция (S) -малат к оксалоактетат с кислородом в качестве акцептора протонов (окислитель ), катализируемый малатоксидазой.

Хотя это кажется маловероятным из-за его реактивного окислительного характера, пероксид водорода содержится в биологических системах, в том числе в организме человека.[12] Это сигнализирует окислительный стресс от ран до иммунная система набирать белые кровяные клетки для процесса заживления.

Исследование в Природа Предполагается, что астма У больных есть более высокий уровень перекиси водорода в легких, чем у здоровых людей, что объясняет, почему у этих пациентов также несоответствующий уровень лейкоцитов в легких.[13][14] У больных астмой могут быть определенные вариации клеточных уровней НАД + / НАДФ + или ФАД, что заставляет малатоксидазу переключаться на кислород в качестве окислителя из-за его большого количества в легких. Это могло быть возможным объяснением повышенного уровня перекиси водорода в их легких.

Использует

Местные композиции малатоксидазы в сочетании с подходящими средствами для обнаружения заболеваний биомаркеры и хемилюминесцентный краситель используются в системах обнаружения заболеваний.[12] Биомаркер активирует малатоксидазу с образованием перекиси водорода, которая возбуждает светоизлучающий краситель, проявляющий хемилюминесценцию в присутствии перекиси. Таким образом, такие современные композиции используются в качестве диагностического инструмента для выявления заболеваний.

В аналогичном методе малатоксидаза используется для чрескожного измерения количества субстрат в крови.[15] Метод осуществляется путем контакта кожи с ферментом, реакции субстрата с ферментом и прямого определения количества H2О2 производится как мера количества субстрата в крови с использованием перекиси водорода электрод. В дальнейшем дерматологический применяются в лекарствах или косметических средствах, содержащих подходящий субстрат и малатоксидазу в качестве фермента, продуцирующего перекись водорода, для осветления кожи и возрастных пятен или веснушек.[16][17]

Другие иллюстративные применения, в которых используется способность малатоксидазы выделять перекись водорода в присутствии подходящего субстрата, включая малат, обнаружены в зубной пасте для удаления бактериальный налет,[18] чистящие композиции для удаления пятен крови и тому подобное,[19] и при удалении комков жевательной резинки, прилипших к поверхности в результате ферментативного разложения.[20]

Малатоксидаза также используется для ингибирования коррозия растворенным в воде кислородом, превращая его в перекись водорода, которая впоследствии расщепляется на воду и кислород посредством каталаза.[21]

Рекомендации

  1. ^ McKeehan, W. L .; МакКихан, К. А. (1 февраля 1982 г.). «Изменения активности NAD (P) + - зависимого яблочного фермента и малатдегидрогеназы во время пролиферации фибробластов». Журнал клеточной физиологии. 110 (2): 142–148. Дои:10.1002 / jcp.1041100206. ISSN  0021-9541. PMID  7068771.
  2. ^ Hebeler, B.H .; Морс, С. А. (1976-10-01). «Физиология и метаболизм патогенной нейссерии: активность цикла трикарбоновых кислот у Neisseria gonorrhoeae». Журнал бактериологии. 128 (1): 192–201. Дои:10.1128 / JB.128.1.192-201.1976. ISSN  0021-9193. ЧВК  232843. PMID  824268.
  3. ^ Prasada Reddy, T. L .; Сурьянараяна Мурти, П .; Венкитасубраманян, Т.А. (17 февраля 1975 г.). «Вариации путей окисления и фосфорилирования малата у разных видов микобактерий». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биоэнергетика. 376 (2): 210–218. Дои:10.1016/0005-2728(75)90012-2. ISSN  0006-3002. PMID  234747.
  4. ^ Кон, Д. В. (1958-08-01). «Ферментативное образование щавелевоуксусной кислоты непиридиннуклеотидной яблочной дегидрогеназой Micrococcus lysodeikticus». Журнал биологической химии. 233 (2): 299–304. ISSN  0021-9258. PMID  13563491.
  5. ^ Narindrasorasak, S .; Goldie, A.H .; Санвал, Б. Д. (1979-03-10). «Характеристики и регуляция фосфолипид-активируемой малатоксидазы из Escherichia coli». Журнал биологической химии. 254 (5): 1540–1545. ISSN  0021-9258. PMID  368072.
  6. ^ Коллёффель, К. (1970-12-01). «Окислительная и фосфорилирующая активность митохондрий семядолей гороха при созревании семян». Planta. 91 (4): 321–328. Дои:10.1007 / BF00387505. ISSN  0032-0935. PMID  24500096.
  7. ^ Goldie, A.H .; Narindrasorasak, S .; Санвал, Б. Д. (1978-07-28). «Необычный тип регуляции синтеза малатоксидазы у Escherichia coli». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях. 83 (2): 421–426. Дои:10.1016 / 0006-291x (78) 91007-0. ISSN  0006-291X. PMID  358983.
  8. ^ Санвал, Б. Д. (1969-04-10). «Регуляторные механизмы с участием никотинамидадениновых нуклеотидов в качестве аллостерических эффекторов. I. Контрольные характеристики малатдегидрогеназы». Журнал биологической химии. 244 (7): 1831–1837. ISSN  0021-9258. PMID  4305466.
  9. ^ Prasada Reddy, T. L .; Сурьянараяна Мурти, П .; Венкитасубраманян, Т.А. (1 сентября 1975 г.). «Дыхательные цепи Mycobacterium smegmatis». Индийский журнал биохимии и биофизики. 12 (3): 255–259. ISSN  0301-1208. PMID  1221028.
  10. ^ Benziman, M., Perez, L. (1965). «Участие витамина K в окислении малата с помощью Acetobacter xylinum». Сообщения о биохимических и биофизических исследованиях, 19(1), 127-32.
  11. ^ Заявка на европейский патент 0118750, Hopkins, Thomas R. «Регенерация кофактора NAD (P)», опубликованная 19 сентября 1984 г., переуступлена Phillips Petroleum Co.
  12. ^ а б Заявка США 2013/0022685 A1, Sample, Jennifer L. et al. «Композиции для местного применения и методы обнаружения и лечения», опубликовано 24 января 2013 г., присвоено Университету Джонса Хопкинса.
  13. ^ «Натуральный отбеливатель - ключ к исцелению». Новости BBC. 6 июня 2009 г. Проверено 8 марта 2017 г.
  14. ^ Нитхаммер, Филипп; Грабхер, Клеменс; Смотри, А. Томас; Митчисон, Тимоти Дж. (18.06.2009). «Градиент перекиси водорода в масштабе ткани обеспечивает быстрое обнаружение ран у рыбок данио». Природа. 459 (7249): 996–999. Дои:10.1038 / природа08119. ISSN  1476-4687. ЧВК  2803098. PMID  19494811.
  15. ^ Патент США 4,458,686, Кларк, Леланд С. «Кожные методы измерения содержания веществ в организме», выдан 1984-07-10, передан Медицинскому центру детской больницы.
  16. ^ Заявка DE 10 2009 045 798 A1, Janßen, Frank, et al. «Enzymatische Hautaufhellung», опубликовано 05 августа 2010 г., передано Henkel Ag & Co. KGaA.
  17. ^ Заявка JP H07165553, Deguchi, Tetsuya, et al., «Агент для предотвращения и лечения заболеваний, вызываемых меламином», опубликованная 27 июня 1995 г., переданная Kobe Steel Ltd.
  18. ^ Патент Великобритании 1 309 282, «Ферментные средства для чистки зубов», опубликованный 07 марта 1973 г., переуступлен Telec S.A.
  19. ^ Заявка США 2008/0051310 A1, De Dominicis, Mattia, et al. «Ферменты как активные генераторы кислорода в чистящих композициях», опубликовано 28 февраля 2008 г., переуступлено Reckitt Benckiser N.V.
  20. ^ Заявка США 2009/0203564 A1, Wittorff, Helle, et al. «Метод очистки поверхности, на которой есть хотя бы один комок жевательной резинки», опубликовано 13 августа 2009 г.
  21. ^ Заявка США 2008/0020439 A1, De Dominicis, Mattia, et al. «Ферменты как ингибиторы коррозии путем удаления кислорода, растворенного в воде», опубликовано 24 января 2008 г., передано Reckitt Benckiser N.V.
  • КОН ДВ (1958). «Ферментативное образование щавелевоуксусной кислоты непиридиннуклеотидной яблочной дегидрогеназой Micrococcus lysodeikticus». J. Biol. Chem. 233 (2): 299–304. PMID  13563491.
  • Нариндрасорасак С., Голди А. Х., Санвал Б. Д. (1979). «Характеристики и регуляция фосфолипид-активируемой малатоксидазы из Escherichia coli». J. Biol. Chem. 254 (5): 1540–5. PMID  368072.