2-сукцинил-6-гидрокси-2,4-циклогексадиен-1-карбоксилатсинтаза
| 2-сукцинил-6-гидрокси-2,4-циклогексадиен-1-карбоксилатсинтаза | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер ЕС | 4.2.99.20 | ||||||||
| Номер CAS | 122007-88-9 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| ИнтЭнз | IntEnz вид | ||||||||
| БРЕНДА | запись BRENDA | ||||||||
| ExPASy | NiceZyme вид | ||||||||
| КЕГГ | запись KEGG | ||||||||
| МетаЦик | метаболический путь | ||||||||
| ПРИАМ | профиль | ||||||||
| Структуры PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| |||||||||
2-сукцинил-6-гидрокси-2,4-циклогексадиен-1-карбоксилатсинтаза (EC 4.2.99.20), также известная как SCHC-синтаза, кодируется геном menH в Escherichia coli и функционирует в синтезе витамина K. [1] Конкретным этапом в синтетическом пути, который катализирует SCHC-синтаза , является превращение 5-енолпирувоил-6-гидрокси-2-сукцинилциклогекс-3-ен-1-карбоксилата в (1R , 6R ) -6-гидрокси-2-сукцинилциклогекса-2,4-диен-1-карбоксилат и пируват. [2]
Фон
Витамин К — жирорастворимый витамин, известный своей способностью помогать свертыванию крови . Рекомендуется, чтобы все новорожденные получали инъекцию витамина К, чтобы предотвратить чрезмерное кровотечение мозга после рождения. Существуют две основные формы витамина К, которые встречаются в природе. Филлохинон , также известный как К 1 , синтезируется растениями и является основной формой витамина К в рационе. Менахинон , К 2 , включает ряд форм, которые синтезируются бактериями в кишечнике. [3]
Витамин К синтезируется из молекулы хоризмата в ходе девятиэтапного процесса конверсии. Синтаза SCHC катализирует третий этап процесса. [4]
Химия
Схема реакции
Структура фермента
Кристаллическая структура фермента MenH в E.coli (SHCHC-синтаза) существует как комплекс из трех белковых молекул, показанных на схеме. SCHC-синтаза образует альфа/бета-гидролазную складку с центральным набором из семи параллельных бета-слоев, окруженных альфа-спиралями с обеих сторон. Колпачок из пяти альфа-спиралей служит для ограждения активного центра . [5] Фермент существует в открытой форме до тех пор, пока он не свяжется с субстратом, после чего он трансформируется в закрытую форму с активной каталитической триадой. [6]
Энергетический анализ показывает, что SCHC-синтаза имеет низкую энергетическую нагрузку для каталитической активности. [1] Это означает, что фермент более склонен к мутациям и является одним из самых разнообразных ферментов в пути синтеза витамина К. [7] Только пятнадцать аминокислотных остатков абсолютно консервативны при мутациях фермента. [7]
Каталитический механизм
Активный сайт содержит каталитическую триаду сирина, гистина и аргинина , которая сохраняется во всех мутантах и, как предполагается, инициирует реакцию. [1] Остатки триады расположены в Ser86, Asp210 и His232. [5] Предполагается, что эта триада катализирует извлечение протона, которое запускает перенос электронов, приводящий к элиминации пирувата и образованию SCHC. [6] Первоначально предполагалось, что переходное состояние стабилизируется нетрадиционной оксианионной дыркой . Теперь традиционная оксианионная дырка является предпочтительной, но не окончательной. [5]
Механизм реакции
Кофакторы и альтернативные реакции
Синтаза SCHHC не подвержена влиянию традиционных кофакторов, таких как ионы двухвалентных металлов и ЭДТА. [1] Фермент довольно специфичен и действует только на SEPHCHC и близкие производные. [2]
Противоречие
MenH (SHCHC-синтаза) ранее считалась тиоэстеразой, участвующей в гидролизе DHNA - CoA на более позднем этапе синтеза менахинона. В 2008 году было установлено, что MenH обладает слабой каталитической активностью по отношению к пальмитоил-CoA , что ставит под сомнение его роль в качестве тиоэстеразы. [1] Прямой анализ подтвердил, что MenH не способен гидролизовать DHNA-CoA. [1] В 2009 году было высказано предположение, что для катализа гидролиза DHNA-CoA потребуется специальная тиоэстераза хот-дога . [8] В 2013 году был идентифицирован белок, который мог бы подойти для этой роли. [9]
Ссылки
- ^ abcdef Jiang M, Chen X, Guo ZF, Cao Y, Chen M, Guo Z (март 2008). "Идентификация и характеристика (1R,6R)-2-сукцинил-6-гидрокси-2,4-циклогексадиен-1-карбоксилатсинтазы в биосинтезе менахинона Escherichia coli ". Биохимия . 47 (11): 3426– 34. doi :10.1021/bi7023755. PMID 18284213.
- ^ ab "Информация о EC 4.2.99.20 - 2-сукцинил-6-гидрокси-2,4-циклогексадиен-1-карбоксилатсинтазе". Бренда: Комплексная информационная система по ферментам . Технический университет Брауншвейга. 2014-07-01 . Получено 2014-11-01 .
- ^ "Центр информации о микроэлементах". Институт Лайнуса Полинга. 2014-11-30 . Получено 2014-11-30 .
- ^ van Oostende C, Widhalm JR, Furt F, Ducluzeau AL, Basset GJC (2011) Филлохинон (витамин K1): функция, ферменты и гены. в Advances in Botanical Research, под ред. Fabrice Rébeillé и Roland Douce , 59: 229-61, Academic Press (Амстердам).
- ^ abcd PDB : 4GDM ; Johnston JM, Jiang M, Guo Z, Baker EN (2013-04-18). "Кристаллические структуры нативного MenH E. coli и двух мутантов активного сайта". PLOS ONE . 8 (4): e61325. Bibcode :2013PLoSO...861325J. doi : 10.1371/journal.pone.0061325 . PMC 3630204 . PMID 23637813.
- ^ ab Sun Y, Yin S, Feng Y, Li J, Zhou J, Liu C, Zhu G, Guo Z (май 2014). «Молекулярная основа общего базового катализа каталитической триады α/β-гидролазы». Журнал биологической химии . 289 (22): 15867– 79. doi : 10.1074/jbc.M113.535641 . PMC 4140940. PMID 24737327 .
- ^ ab Jiang M, Chen X, Wu XH, Chen M, Wu YD, Guo Z (июль 2009 г.). «Каталитический механизм синтазы SCHC в биосинтезе менахинона Escherichia coli: идентификация и мутационный анализ остатков активного центра». Биохимия . 48 (29): 6921– 31. doi :10.1021/bi900897h. PMID 19545176.
- ^ Widhalm JR, van Oostende C, Furt F, Basset GJ (апрель 2009 г.). «Для биосинтеза нафтохинонового кольца витамина K1 требуется специальная тиоэстераза семейства Hotdog-fold». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 106 (14): 5599– 603. Bibcode : 2009PNAS..106.5599W. doi : 10.1073/pnas.0900738106 . PMC 2660889. PMID 19321747 .
- ^ Chen M, Ma X, Chen X, Jiang M, Song H, Guo Z (июнь 2013 г.). «Идентификация тиоэстеразы хот-дога, участвующей в биосинтезе менахинона в Escherichia coli». Журнал бактериологии . 195 (12): 2768– 75. doi :10.1128/JB.00141-13. PMC 3697248. PMID 23564174 .
