Карбамоилфосфатсинтетаза I
| карбамоилфосфатсинтетаза 1, митохондриальная | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||
| Символ | КПС1 | ||||||
| ген NCBI | 1373 | ||||||
| HGNC | 2323 | ||||||
| ОМИМ | 608307 | ||||||
| РефСек | NM_001875 | ||||||
| UniProt | Р31327 | ||||||
| Другие данные | |||||||
| Номер ЕС | 6.3.4.16 | ||||||
| Локус | Хр. 2 стр. | ||||||
| |||||||
Карбамоилфосфатсинтетаза I ( CPS I ) — фермент лигазы , расположенный в митохондриях и участвующий в образовании мочевины . Карбамоилфосфатсинтетаза I (CPS1 или CPSI) переносит молекулу аммиака в молекулу бикарбоната , которая была фосфорилирована молекулой АТФ. Полученный карбамат затем фосфорилируется другой молекулой АТФ. Полученная молекула карбамоилфосфата покидает фермент.
Структура
В E. coli единственный CPS, который выполняет функции CPSI и CPSII, представляет собой гетеродимер с малой субъединицей и большей субъединицей размером около 382 и 1073 аминокислотных остатков, хотя у млекопитающих (и других позвоночных) белок CPSI кодируется одним геном. [1] Малая субъединица содержит один активный сайт для связывания и дезаминирования глутамина с образованием аммиака и глутамата. Большая субъединица содержит два активных сайта, один для производства карбоксифосфата, а другой для производства карбамоилфосфата. [2] [3] Внутри большой субъединицы есть два домена (B и C), каждый с активным сайтом семейства АТФ-захвата . [1] Соединение двух субъединиц представляет собой своего рода туннель, который направляет аммиак из малой субъединицы в большую субъединицу. [4]
Механизм
Общая реакция, происходящая в CPSI, следующая:
2АТФ + HCO 3 − + NH 4 + → 2АДФ + Карбамоилфосфат + Pi [ 4]
Эту реакцию можно рассматривать как протекающую в три отдельных этапа. [5]
- Бикарбонат фосфорилируется с образованием карбоксифосфата
- Аммиак воздействует на карбоксифосфат, в результате чего образуется карбамат.
- Карбамат фосфорилируется с образованием карбамоилфосфата.
Регулирование
![[икона]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/Wiki_letter_w_cropped.svg/1280px-Wiki_letter_w_cropped.svg.png) | Этот раздел нуждается в расширении . Вы можете помочь, дополнив его. ( Ноябрь 2013 ) |
CPSI регулируется N -ацетилглутаматом , который действует как обязательный аллостерический активатор CPS1. NAG, связываясь с доменом L4, запускает изменения в A-петле и в Arg1453, что приводит к изменению взаимодействий с T′-петлей домена L3, которая полностью реорганизуется из β-шпильки в апо-форме в расширенную петлю в лиганд-связанной форме. В этой последней форме T′-петля также взаимодействует с туннельной петлей и T-петлей домена L1, тем самым передавая активирующую информацию в домен фосфорилирования бикарбоната. Это взаимодействие с NAG и второе взаимодействие с нуклеотидом стабилизируют активную форму CPSI. [n 1] Необходимость этого лиганда также связывает высокую концентрацию азота, отраженную в избытке глутамата и аргинина для получения NAG, с увеличением активности CPSI для устранения этого избытка.
Метаболизм
CPSI играет жизненно важную роль в метаболизме белков и азота. После того, как аммиак был доставлен в митохондрии через глутамин или глутамат, работа CPSI заключается в добавлении аммиака к бикарбонату вместе с фосфатной группой для образования карбамоилфосфата. Затем карбамоилфосфат включается в цикл мочевины, чтобы в конечном итоге создать мочевину. Затем мочевина может быть перенесена обратно в кровоток и в почки для фильтрации и в мочевой пузырь для выведения. [6]
Сопутствующие проблемы со здоровьем
Основная проблема, связанная с CPSI, имеет генетическую основу. Иногда организм не вырабатывает достаточно CPSI из-за мутации в генетическом коде, что приводит к плохому метаболизму белков и азота, а также высокому уровню аммиака в организме. Это опасно, поскольку аммиак очень токсичен для организма, особенно нервной системы , и может привести к умственной отсталости и судорогам .
Примечания
- ^ де Сима С, Поло ЛМ, Диес-Фернандес С, Мартинес А.И., Сервера Дж, Фита I, Рубио V (ноябрь 2015 г.). «Структура карбамоилфосфатсинтетазы человека: расшифровка включения/выключения уреагенеза человека». Научные отчеты . 5 (1): 16950. Бибкод : 2015NatSR...516950D. дои : 10.1038/srep16950. ПМЦ 4655335 . ПМИД 26592762.
Ссылки
- ^ ab Thoden JB, Huang X, Raushel FM, Holden HM (октябрь 2002 г.). «Карбамоилфосфатсинтетаза. Создание пути эвакуации аммиака». Журнал биологической химии . 277 (42): 39722– 7. doi : 10.1074/jbc.M206915200 . PMID 12130656.
- ^ Powers SG, Griffith OW, Meister A (май 1977). «Ингибирование карбамилфосфатсинтетазы P1, P5-ди(аденозин 5')-пентафосфатом: доказательства двух участков связывания АТФ». Журнал биологической химии . 252 (10): 3558– 60. doi : 10.1016/S0021-9258(17)40428-5 . PMID 193838.
- ^ Thoden JB, Holden HM, Wesenberg G, Raushel FM, Rayment I (май 1997). «Структура карбамоилфосфатсинтетазы: путь 96 А от субстрата к продукту». Биохимия . 36 (21): 6305– 16. doi :10.1021/bi970503q. PMID 9174345.
- ^ ab Kim J, Raushel FM (май 2004). «Перфорация стенки туннеля в карбамоилфосфатсинтетазе нарушает прохождение аммиака между последовательными активными участками». Биохимия . 43 (18): 5334– 40. doi :10.1021/bi049945+. PMID 15122899.
- ^ Meister A (1989). "Механизм и регуляция глутамин-зависимой карбамилфосфатсинтетазы Escherichia coli". Механизм и регуляция глутамин-зависимой карбамилфосфатсинтетазы Escherichia coli . Достижения в области энзимологии и смежных областей молекулярной биологии. Т. 62. С. 315–74. doi :10.1002/9780470123089.ch7. ISBN 9780470123089. PMID 2658488.
- ^ Нельсон Д., Кокс М. Принципы биохимии (четвертое изд.). С. 666–669 .
Внешние ссылки
- Запись GeneReviews/NCBI/NIH/UW об обзоре нарушений цикла мочевины
- Карбамоил-фосфат+синтаза+(аммиак) в рубриках медицинских предметов Национальной медицинской библиотеки США (MeSH)
