Путь транссульфурации - Transsulfuration pathway

Обратный путь транссульфурации, изображающий превращение гомоцистеин к цистеин в реакциях 5 и 6. Реакция 5 катализируется цистатионин бета-синтаза в то время как реакция 6 катализируется цистатионин гамма-лиаза. Требуемый гомоцистеин синтезируется из метионин в реакциях 1, 2 и 3.

В путь транссульфурации это метаболический путь включая взаимное преобразование цистеин и гомоцистеин через промежуточный цистатионин Это контрастирует с путями прямого сульфурирования для синтеза цистеина или гомоцистеина посредством замены ацетильной / сукцинильной группы свободным сульфидом (через cysK или же cysM -кодированная цистеинсинтаза[1] и metZ или же встретил -кодированная гомоцистеинсинтаза,[2] соответственно). Известны два пути транссульфурилирования: вперед и обеспечить регресс.

В путь вперед присутствует в нескольких бактериях, таких как кишечная палочка[3] и Bacillus subtilis,[4] и включает перенос тиоловой группы от цистеина к гомоцистеину (предшественник метионина с S-метильной группой) благодаря γ-замене ацетильной или сукцинильной группы гомосерина на цистеин через его тиольную группу с образованием цистатионина (катализируется цистатионин-γ-синтаза, который кодируется metB в Кишечная палочка и встретил в Б. subtilis). Затем цистатионин расщепляется посредством β-элиминирования гомоцистеиновой части молекулы, оставляя после себя нестабильную иминокислоту, которая подвергается атаке воды с образованием пирувата и аммиака (катализируемого закодированным метС цистатионин-β-лиаза[5]Производство гомоцистеина путем транссульфурации позволяет превратить этот промежуточный продукт в метионин, посредством реакции метилирования, осуществляемой метионинсинтаза.

В обратный путь присутствует в нескольких организмах, включая человека, и включает перенос тиоловой группы от гомоцистеина к цистеину посредством аналогичного механизма. В Клебсиелла пневмонии то цистатионин-β-синтаза кодируется mtcB, в то время как γ-лиаза кодируется mtcC.[6]Люди ауксотрофны по метионину, поэтому диетологи называют его «незаменимой аминокислотой», но не цистеином из-за пути обратного транс-сульфурирования. Мутации в этом пути приводят к болезни, известной как гомоцистинурия, за счет накопления гомоцистеина.

Роль пиридоксальфосфата

Часть этого раздела включен из Метаболизм Cys / Met Семейство PLP-зависимых ферментов. (редактировать | история )

Все четыре фермента транссульфурации требуют витамин B6 в активной форме (пиридоксальфосфат или PLP). Три из этих ферментов (за исключением цистатионин-γ-синтазы) входят в состав Метаболизм Cys / Met Семейство PLP-зависимых ферментов (ферменты PLP I типа). Существует пять различных структурно связанных типов ферментов PLP. Члены этого семейства относятся к I типу и являются:[7]

  • в транссульфурилирование путь биосинтеза метионина:
    • Цистатионин-γ-синтаза (metB), который соединяет активированный эфир гомосерина (ацетил или сукцинил) с цистеином с образованием цистатионина.
    • Цистатионин-β-лиаза (metC), который расщепляет цистатионин на гомоцистеин и дезаминированный аланин (пируват и аммиак)
  • в пути прямого сульфурирования для биосинтеза метионина:
    • О-ацетил гомосерин сульфгидрилаза (встретил), который добавляет тиоловую группу к активированному эфиру гомосерина
    • О-сукцинилгомосеринсульфгидрилаза (metZ), который добавляет тиоловую группу к активированному эфиру гомосерина
  • в пути обратного транссульфурилирования для биосинтеза цистеина:
    • Цистатионин-γ-лиаза (нет общего названия гена), которая соединяет активированный эфир серина (ацетил или сукцинил) с гомоцистеином с образованием цистатионина
    • Не цистатионин-β-синтаза, которая является ферментом PLP типа II
  • биосинтез цистеина из серина:
    • О-ацетилсеринсульфгидрилаза (cysK или же cysM), который добавляет тиоловую группу к активированному сериновому эфиру
  • разложение метионина:
  • Метионин гамма-лиаза (mdeA), который расщепляет метионин по тиоэфирным и аминным связям

Примечание. MetC, metB, metZ тесно связаны между собой и имеют нечеткие границы, поэтому подпадают под один и тот же кластер ортологов NCBI (COG0626).[7]

Рекомендации

  1. ^ Rabeh, W. M .; Кук, П. Ф. (2004). «Структура и механизм O-ацетилсеринсульфгидрилазы». Журнал биологической химии. 279 (26): 26803–26806. Дои:10.1074 / jbc.R400001200. PMID  15073190.
  2. ^ Hwang, B.J .; Yeom, H.J .; Kim, Y .; Ли, Х. С. (2002). «Corynebacterium glutamicum использует пути транссульфурации и прямого сульфгидрилирования для биосинтеза метионина». Журнал бактериологии. 184 (5): 1277–1286. Дои:10.1128 / JB.184.5.1277-1286.2002. ЧВК  134843. PMID  11844756.
  3. ^ Aitken, S.M .; Lodha, P.H .; Морно, Д. Дж. К. (2011). «Ферменты путей транссульфурации: характеристики активных центров». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Белки и протеомика. 1814 (11): 1511–7. Дои:10.1016 / j.bbapap.2011.03.006. PMID  21435402.
  4. ^ Auger, S .; Yuen, W. H .; Данчин, А .; Мартин-Верстрете, И. (2002). «Оперон metIC, участвующий в биосинтезе метионина в Bacillus subtilis, контролируется антитерминацией транскрипции». Микробиология. 148 (Pt 2): 507–518. Дои:10.1099/00221287-148-2-507. PMID  11832514.
  5. ^ Clausen, T .; Huber, R .; Laber, B .; Pohlenz, H.D .; Мессершмидт, А. (1996). «Кристаллическая структура пиридоксаль-5'-фосфат-зависимой цистатионин-β-лиазы из Escherichia coliat 1,83 Å». Журнал молекулярной биологии. 262 (2): 202–224. Дои:10.1006 / jmbi.1996.0508. PMID  8831789.
  6. ^ Seiflein, T. A .; Лоуренс, Дж. Г. (2006). «Два пути транссульфурилирования у Klebsiella pneumoniae». Журнал бактериологии. 188 (16): 5762–5774. Дои:10.1128 / JB.00347-06. ЧВК  1540059. PMID  16885444.
  7. ^ а б Ферла MP, Патрик WM (2014). «Бактериальный биосинтез метионина». Микробиология. 160 (Pt 8): 1571–84. Дои:10.1099 / мик ..0.077826-0. PMID  24939187.