15-цис-фитоендесатураза
Класс ферментов
15- цис -фитоендесатураза
Кристаллографическая структура мономера фитоендесатуразы из риса. [1]
Идентификаторы
Номер ЕС1.3.5.5
Базы данных
ИнтЭнзIntEnz вид
БРЕНДАзапись BRENDA
ExPASyNiceZyme вид
КЕГГзапись KEGG
МетаЦикметаболический путь
ПРИАМпрофиль
Структуры PDBRCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтологияAmiGO / QuickGO
Поиск
ЧВКстатьи
PubMedстатьи
NCBIбелки

15 -цис -фитоендесатуразы ( PDS , растительные фитоендесатуразы ) ( EC 1.3.5.5, 15-цис-фитоен:пластохиноноксидоредуктаза ) — ферменты , участвующие в биосинтезе каротиноидов в растениях и цианобактериях . [2] Фитоендесатуразы — это связанные с мембраной ферменты, локализованные в пластидах , которые вводят две двойные связи в свой бесцветный субстрат фитоен путем дегидрирования и изомеризуют две дополнительные двойные связи. [3] [4] Эта реакция запускает биохимический путь, включающий три дополнительных фермента ( дзета-каротинизомераза , дзета-каротиндесатураза и каротинцис-транс-изомераза ), называемый поли-цис-путем, и приводит к образованию ликопина красного цвета . Гомологичная фитоендесатураза, обнаруженная в бактериях и грибах ( CrtI ), преобразует фитоен непосредственно в ликопен по полностью транс-пути. [5]

Биохимия

Превращение фитоена в ликопен у растений и цианобактерий (слева) по сравнению с бактериями и грибами (справа).

PDS преобразует 15- цис -фитоен в 9,15,9'-три -цис -ζ-каротин посредством восстановления фермента, нековалентно связанного кофактора FAD . [6] Это преобразование вводит две дополнительные двойные связи в положениях 11 и 11' углеродной цепи и изомеризует две соседние уже существующие двойные связи в положениях 9 и 9' из транс в цис . Электроны, участвующие в реакции, впоследствии переносятся на пластохинон [7] и на пластидную терминальную оксидазу PTOX, в конечном итоге связывая десатурацию с восстановлением кислорода. Нарушение этого этапа биосинтеза приводит к альбинизму и задержке роста растений. [8]

Приложения

Нарушение функции PDS может быть достигнуто с помощью отбеливающих гербицидов, таких как норфлуразон [9] и флуридон . [10] Эти ингибиторы занимают связывающий карман пластохинона внутри фермента, тем самым блокируя его функцию. [1] Из-за явного эффекта нарушения PDS в растениях, соответствующий ген был выбран для демонстрации успешного редактирования генома во фруктах, таких как яблоки, [11] виноград [12] или бананы [13] с использованием систем CRISPR /Cas9. В рисе естественный PDS был дополнен его бактериальным гомологом для создания золотого риса и, таким образом, увеличения содержания β-каротина в эндосперме риса .

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab PDB : 5mog ​; Brausemann A, Gemmecker S, Koschmieder J, Ghisla S, Beyer P, Einsle O (август 2017 г.). «Структура фитоендесатуразы дает представление о связывании гербицидов и механизмах реакции, вовлеченных в десатурацию каротина». Structure . 25 (8): 1222–1232.e3. doi : 10.1016/j.str.2017.06.002 . PMID  28669634.
  2. ^ Fraser PD, Linden H, Sandmann G (май 1993). «Очистка и реактивация рекомбинантной фитоендесатуразы Synechococcus из сверхэкспрессирующего штамма Escherichia coli». The Biochemical Journal . 291 (Pt 3) (3): 687–92. doi :10.1042/bj2910687. PMC 1132422. PMID  8489496 . 
  3. ^ Schneider C, Böger P, Sandmann G (июль 1997 г.). «Фитоендесатураза: гетерологичная экспрессия в активном состоянии, очистка и биохимические свойства». Protein Expression and Purification . 10 (2): 175–9. doi :10.1006/prep.1997.0730. PMID  9226712.
  4. ^ Breitenbach J, Sandmann G (март 2005 г.). «цис-изомеры зета-каротина как продукты и субстраты в биосинтетическом пути поли-цис-каротиноидов растений к ликопину». Planta . 220 (5): 785–93. doi :10.1007/s00425-004-1395-2. PMID  15503129. S2CID  23793453.
  5. ^ Moise AR, Al-Babili S, Wurtzel ET (31 октября 2013 г.). «Механистические аспекты биосинтеза каротиноидов». Chemical Reviews . 114 (1): 164–193. doi :10.1021/cr400106y. PMC 3898671 . PMID  24175570. 
  6. ^ Gemmecker S, Schaub P, Koschmieder J, Brausemann A, Drepper F, Rodriguez-Franco M, Ghisla S, Warscheid B, Einsle O, Beyer P (июль 2015 г.). "Фитоендесатураза из Oryza sativa: олигомерная сборка, мембранная ассоциация и предварительный 3D-анализ". PLOS ONE . ​​10 (7): e0131717. Bibcode :2015PLoSO..1031717G. doi : 10.1371/journal.pone.0131717 . PMC 4492965 . PMID  26147209. 
  7. ^ Norris SR, Barrette TR, DellaPenna D (декабрь 1995 г.). «Генетическое препарирование синтеза каротиноидов у арабидопсиса определяет пластохинон как существенный компонент десатурации фитоена». The Plant Cell . 7 (12): 2139–49. doi :10.1105/tpc.7.12.2139. PMC 161068 . PMID  8718624. 
  8. ^ Qin G, Gu H, Ma L, Peng Y, Deng XW, Chen Z, Qu LJ (май 2007). «Нарушение гена фитоендесатуразы приводит к альбиносным и карликовым фенотипам у Arabidopsis из-за нарушения биосинтеза хлорофилла, каротиноидов и гиббереллина». Cell Research . 17 (5): 471–82. doi : 10.1038/cr.2007.40 . PMID  17486124.
  9. ^ Breitenbach J, Zhu C, Sandmann G (ноябрь 2001 г.). «Отбеливающий гербицид норфлуразон ингибирует фитоендесатуразу путем конкуренции с кофакторами». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 49 (11): 5270–2. doi :10.1021/jf0106751. PMID  11714315.
  10. ^ Сандманн, Герхард (2002). "2: Отбеливающие гербициды: механизм действия в биосинтезе каротиноидов, структурные требования и разработка устойчивости". В Бёгер, Питер; Вакабаяши, Ко; Хираи, Кэндзи (ред.). Классы гербицидов в разработке: способ действия, цели, генная инженерия, химия (1-е изд.). Springer-Verlag Berlin Heidelberg. стр. 43–57. doi :10.1007/978-3-642-59416-8_2. ISBN 978-3-642-63972-2.
  11. ^ Nishitani C, Hirai N, Komori S, Wada M, Okada K, Osakabe K, Yamamoto T, Osakabe Y (август 2016 г.). "Эффективное редактирование генома в Apple с использованием системы CRISPR/Cas9". Scientific Reports . 6 : 31481. Bibcode :2016NatSR...631481N. doi :10.1038/srep31481. PMC 4987624 . PMID  27530958. 
  12. ^ Nakajima I, Ban Y, Azuma A, Onoue N, Moriguchi T, Yamamoto T, Toki S, Endo M (май 2017 г.). "Целевой мутагенез винограда с использованием CRISPR/Cas9". PLOS ONE . ​​12 (5): e0177966. Bibcode :2017PLoSO..1277966N. doi : 10.1371/journal.pone.0177966 . PMC 5436839 . PMID  28542349. 
  13. ^ Наим, Фатима; Дагдейл, Бенджамин; Клейдон, Дженнифер; Бринин, Энтони; Шанд, Кайли; Уотерхаус, Питер; Дейл, Джеймс (2018-07-09). «Редактирование генов аллелей фитоендесатуразы банана Кавендиш с использованием CRISPR/Cas9». Transgenic Research . 27 (5): 451–460. doi :10.1007/s11248-018-0083-0. ISSN  1573-9368. PMC 6156769. PMID 29987710  . 


Значок заглушки

Эта статья о ферментах — заглушка . Вы можете помочь Википедии, расширив ее.

Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=15-Цис-фитоен_десатураза&oldid=1172337456"