Карбамоилфосфатсинтетаза
| Карбамоилфосфатсинтетаза (аммиак) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер ЕС | 6.3.4.16 | ||||||||
| Номер CAS | 37318-69-7 | ||||||||
| 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 | ||||||||
| |||||||||
| Большая субъединица CPSase, АТФ-связывающий домен | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 структура биотинкарбоксилазы, мутант e288k, в комплексе с атф | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | CPSase_L_D2 | ||||||||
| Пфам | ПФ02786 | ||||||||
| Клан ПФАМ | CL0179 | ||||||||
| ИнтерПро | IPR005479 | ||||||||
| ПРОСИТ | PDOC00676 | ||||||||
| СКОП2 | 1 млрд / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
| Домен олигомеризации большой субъединицы CPSase | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 структура карбамоилфосфатсинтетазы в комплексе с аналогом атф ампрнп | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | CPSase_L_D3 | ||||||||
| Пфам | ПФ02787 | ||||||||
| ИнтерПро | IPR005480 | ||||||||
| ПРОСИТ | PDOC00676 | ||||||||
| СКОП2 | 1 млрд / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
| N-концевой домен большой субъединицы CPSase | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 кристаллическая структура субъединицы биотинкарбоксилазы пируваткарбоксилазы | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | CPSase_L_chain | ||||||||
| Пфам | ПФ00289 | ||||||||
| ИнтерПро | IPR005481 | ||||||||
| ПРОСИТ | PDOC00676 | ||||||||
| СКОП2 | 1 млрд / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
| N-концевой домен малой субъединицы CPSase | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 инактивация амидотрансферазной активности карбамоилфосфатсинтетазы антибиотиком ацивицином | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | CPSase_sm_chain | ||||||||
| Пфам | ПФ00988 | ||||||||
| ИнтерПро | IPR002474 | ||||||||
| ПРОСИТ | PDOC00676 | ||||||||
| СКОП2 | 1jdb / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
Карбамоилфосфатсинтетаза катализирует АТФ-зависимый синтез карбамоилфосфата из глутамина ( EC 6.3.5.5) или аммиака ( EC 6.3.4.16) и бикарбоната. [1] Этот фермент , захватывающий АТФ, катализирует реакцию АТФ и бикарбоната с образованием карбоксифосфата и АДФ . Карбоксифосфат реагирует с аммиаком с образованием карбаминовой кислоты . В свою очередь, карбаминовая кислота реагирует со вторым АТФ с образованием карбамоилфосфата и АДФ .
Он представляет собой первый обязательный этап в биосинтезе пиримидина и аргинина у прокариот и эукариот, а также в цикле мочевины у большинства наземных позвоночных . [2] Большинство прокариот несут одну форму CPSase, которая участвует как в биосинтезе аргинина, так и пиримидина, однако некоторые бактерии могут иметь отдельные формы.
Существуют три различные формы, которые выполняют совершенно разные функции:
- Карбамоилфосфатсинтетаза I (митохондрии, цикл мочевины )
- Карбамоилфосфатсинтетаза II (цитозоль, метаболизм пиримидинов ).
- Карбамоилфосфатсинтетаза III (обнаружена в рыбе). [3]
Механизм
Механизм действия карбамоилфосфатсинтетазы состоит из трех основных этапов и, по сути, является необратимым. [4]
- Ион бикарбоната фосфорилируется АТФ с образованием карбоксилфосфата.
- Затем карбоксилфосфат реагирует с аммиаком, образуя карбаминовую кислоту, высвобождая неорганический фосфат.
- Затем вторая молекула АТФ фосфорилирует карбаминовую кислоту, образуя карбамоилфосфат.
Известно, что активность фермента ингибируется как буферами Трис , так и буферами HEPES . [5]
Структура
Карбамоилфосфатсинтаза ( CPSase ) — гетеродимерный фермент, состоящий из малой и большой субъединиц (за исключением CPSase III, которая состоит из одного полипептида , который мог возникнуть в результате слияния генов доменов глутаминазы и синтетазы ). [2] [3] [6] CPSase имеет три активных центра , один в малой субъединице и два в большой субъединице. Малая субъединица содержит сайт связывания глутамина и катализирует гидролиз глутамина до глутамата и аммиака , который, в свою очередь, используется большой цепью для синтеза карбамоилфосфата. Малая субъединица имеет трехслойную бета/бета/альфа структуру и, как полагают, подвижна в большинстве белков, которые ее несут. С-концевой домен малой субъединицы CPSase обладает активностью глутаминамидотрансферазы. Большая субъединица имеет два гомологичных карбоксифосфатных домена, оба из которых имеют сайты связывания АТФ ; Однако N-концевой карбоксифосфатный домен катализирует фосфорилирование биокарбоната , тогда как C-концевой домен катализирует фосфорилирование промежуточного карбамата . [7] Карбоксифосфатный домен, обнаруженный дублированным в большой субъединице CPSase, также присутствует в виде единственной копии в биотин -зависимых ферментах ацетил-КоА-карбоксилазе (ACC), пропионил-КоА-карбоксилазе (PCCase), пируваткарбоксилазе (PC) и мочевинокарбоксилазе .
Большая субъединица в бактериальной CPSase имеет четыре структурных домена: карбоксифосфатный домен 1, домен олигомеризации, карбамоилфосфатный домен 2 и аллостерический домен. [8] Гетеродимеры CPSase из Escherichia coli содержат два молекулярных туннеля: аммиачный туннель и карбаматный туннель. Эти междоменные туннели соединяют три отдельных активных центра и функционируют как каналы для транспортировки нестабильных промежуточных продуктов реакции (аммиака и карбамата) между последовательными активными центрами . [9] Каталитический механизм CPSase включает диффузию карбамата через внутреннюю часть фермента от места синтеза в N-концевом домене большой субъединицы к месту фосфорилирования в C-концевом домене.
Ссылки
- ^ Simmer JP, Kelly RE, Rinker AG, Scully JL, Evans DR (июнь 1990 г.). «Млекопитающая карбамилфосфатсинтетаза (CPS). Последовательность ДНК и эволюция домена CPS многофункционального белка CAD сирийского хомячка». Журнал биологической химии . 265 (18): 10395– 402. doi : 10.1016/S0021-9258(18)86959-9 . PMID 1972379.
- ^ ab Holden HM, Thoden JB, Raushel FM (октябрь 1999 г.). «Карбамоилфосфатсинтетаза: удивительная биохимическая одиссея от субстрата к продукту». Cellular and Molecular Life Sciences . 56 ( 5– 6): 507– 22. doi :10.1007/s000180050448. PMC 11147029 . PMID 11212301. S2CID 23446378.
- ^ ab Saha N, Datta S, Kharbuli ZY, Biswas K, Bhattacharjee A (июль 2007 г.). «Дышащий воздухом сом Clarias batrachus повышает уровень глутаминсинтетазы и карбамилфосфатсинтетазы III во время воздействия высокого внешнего аммиака». Сравнительная биохимия и физиология. Часть B, Биохимия и молекулярная биология . 147 (3): 520–30 . doi :10.1016/j.cbpb.2007.03.007. PMID 17451989.
- ^ Биохимия, 3-е издание, Дж. М. Берг, Дж. Л. Тимочко, Л. Страйер
- ^ Lund P, Wiggins D (апрель 1987 г.). «Ингибирование карбамоилфосфатсинтазы (аммиака) трисом и гепесом. Влияние на Ka для N-ацетилглутамата». The Biochemical Journal . 243 (1): 273– 6. doi :10.1042/bj2430273. PMC 1147843. PMID 3606575 .
- ^ Raushel FM, Thoden JB, Holden HM (июнь 1999). «Семейство ферментов амидотрансфераз: молекулярные машины для производства и доставки аммиака». Биохимия . 38 (25): 7891– 9. doi :10.1021/bi990871p. PMID 10387030.
- ^ Stapleton MA, Javid-Majd F, Harmon MF, Hanks BA, Grahmann JL, Mullins LS, Raushel FM (ноябрь 1996 г.). "Роль консервативных остатков в карбоксифосфатном домене карбамоилфосфатсинтетазы". Biochemistry . 35 (45): 14352– 61. doi :10.1021/bi961183y. PMID 8916922.
- ^ Thoden JB, Raushel FM, Benning MM, Rayment I, Holden HM (январь 1999). «Структура карбамоилфосфатсинтетазы определена с разрешением 2,1 А». Acta Crystallographica. Раздел D, Биологическая кристаллография . 55 (Pt 1): 8– 24. doi :10.1107/S0907444998006234. PMID 10089390.
- ^ Ким Дж., Хауэлл С., Хуан Х., Раушель Ф.М. (октябрь 2002 г.). «Структурные дефекты в карбаматном туннеле карбамоилфосфатсинтетазы». Биохимия . 41 (42): 12575– 81. doi :10.1021/bi020421o. PMID 12379099.
Внешние ссылки
- Запись GeneReviews/NCBI/NIH/UW об обзоре нарушений цикла мочевины
