Нуклеозид-фосфаткиназа

Поиск
ЧВК	статьи
PubMed	статьи
NCBI	белки

нуклеозидфосфаткиназа
нуклеозидфосфаткиназа
Идентификаторы
Номер ЕС	2.7.4.4
Номер CAS	9026-50-0
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
Генная онтология	AmiGO / QuickGO
ЧВК
Поиск
ЧВК	статьи
PubMed	статьи
NCBI	белки

В энзимологии нуклеозидфосфаткиназа ( КФ 2.7.4.4 ) — это фермент , катализирующий химическую реакцию [ ^1]

АТФ + нуклеозидфосфат АДФ + нуклеозиддифосфат

\rightleftharpoons

Таким образом, двумя субстратами этого фермента являются АТФ и нуклеозидмонофосфат , тогда как двумя его продуктами являются АДФ и нуклеозиддифосфат . ^[2]^[3]

Этот фермент принадлежит к семейству трансфераз , в частности, тех, которые переносят фосфорсодержащие группы ( фосфотрансферазы ) с фосфатной группой в качестве акцептора. ^[4] Систематическое название этого класса ферментов — АТФ:нуклеозид-фосфат фосфотрансфераза . Этот фермент также называют NMP-киназой или нуклеозид-монофосфаткиназой .

Структура

Для этого класса ферментов был решен ряд кристаллических структур , что показало, что они имеют общий домен связывания АТФ . Этот участок фермента обычно называют P-петлей [ ^5] в связи с его взаимодействием с фосфорильными группами на АТФ . Этот домен связывания также состоит из β-слоя, окруженного α-спиралями .

[P-петля] обычно имеет аминокислотную последовательность Gly-XXXX-Gly-Lys. ^[6] Аналогичные последовательности встречаются во многих других нуклеотидсвязывающих белках.

Механизм

Взаимодействие ионов металлов

Чтобы обеспечить взаимодействие с этим классом ферментов, АТФ сначала должен связаться с ионом металла, таким как магний или марганец . ^[8] Ион металла образует комплекс с фосфорильной группой, а также с несколькими молекулами воды. ^[9] Затем эти молекулы воды образуют водородные связи с сохраненным остатком аспартата на ферменте. ^[10]

Взаимодействие ионов металлов облегчает связывание, удерживая молекулу АТФ в положении, позволяющем специфическое связывание с активным сайтом , и предоставляя дополнительные точки для связывания между субстратом и ферментом. Это увеличивает энергию связывания .

Конформационные изменения

Связывание АТФ приводит к перемещению P-петли , что, в свою очередь, опускает домен крышки и закрепляет АТФ на месте. ^[11]^{[12] Связывание} нуклеозидмонофосфата вызывает дальнейшие изменения, которые делают фермент каталитически способным облегчать перенос фосфорильной группы от АТФ к нуклеозидмонофосфату . ^[13]

Необходимость этих конформационных изменений предотвращает бесполезный гидролиз АТФ .

Этот ферментативный механизм является примером катализа путем приближения: нуклеозидфосфаткиназа связывает субстраты , объединяя их в правильном положении для переноса фосфорильной группы.

Биологическая функция

Похожие каталитические домены присутствуют во множестве белков, включая:

АТФ-синтаза
Миозин и другие молекулярные моторные белки
G-белок и другие белки, участвующие в передаче сигнала
Хеликазы для раскручивания ДНК и РНК
Метаболизм пиримидина

Эволюция

Когда было создано филогенетическое дерево , состоящее из членов семейства нуклеозид-фосфаткиназ, ^[14] оно показало, что эти ферменты изначально разошлись от общего предка на длинные и короткие разновидности. Это первое изменение было радикальным — трехмерная структура домена крышки существенно изменилась.

В результате эволюции длинных и коротких разновидностей NMP-киназ более мелкие изменения в аминокислотных последовательностях привели к дифференциации субклеточной локализации.

Ссылки

^ Boyer PD, Lardy H, Myrback K, ред. (1962). Ферменты . Т. 6 (2-е изд.). Нью-Йорк: Academic Press. С. 139–149.
^ Айенгар П., Гибсон Д.М., Санади Д.Р. (июль 1956 г.). «Трансфосфорилирование между нуклеозидфосфатами». Биохимика и биофизика Acta . 21 (1): 86–91. дои : 10.1016/0006-3002(56)90096-8. ПМИД 13363863.
^ Либерман И., Корнберг А., Симмс ЭС. (Июль 1955 г.). «Ферментативный синтез нуклеозиддифосфатов и трифосфатов». Журнал биологической химии . 215 (1): 429–40. doi : 10.1016/S0021-9258(18)66050-8 . PMID 14392176.
^ Heppel LA, Strominger JL, Maxwell ES (апрель 1959). «Нуклеозидмонофосфаткиназы. II. Трансфосфорилирование между аденозинмонофосфатом и нуклеозидтрифосфатами». Biochimica et Biophysica Acta . 32 : 422–30. doi :10.1016/0006-3002(59)90615-8. PMID 14401179.
^ Dreusicke D, Schulz GE (ноябрь 1986 г.). «Богатая глицином петля аденилаткиназы образует гигантскую анионную дыру». FEBS Letters . 208 (2): 301–4. Bibcode : 1986FEBSL.208..301D. doi : 10.1016/0014-5793(86)81037-7. PMID 3023140. S2CID 11786335.
^ Byeon L, Shi Z, Tsai MD (март 1995). «Механизм аденилаткиназы. «Необходимый лизин» помогает ориентировать фосфаты и остатки активного центра в правильные конформации». Биохимия . 34 (10): 3172–82. doi :10.1021/bi00010a006. PMID 7880812.
^ Müller CW, Schlauderer GJ, Reinstein J, Schulz GE (февраль 1996 г.). «Движения аденилаткиназы во время катализа: энергетический противовес, уравновешивающий связывание субстрата». Структура . 4 (2): 147–56. doi :10.2210/pdb4ake/pdb. PMID 8805521.
^ Берг Дж. М., Тимочко Дж. Л., Страйер Л. (2002). Биохимия . Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 0-7167-3051-0. Получено 2016-01-08 .
^ Krishnamurthy H, Lou H, Kimple A, Vieille C, Cukier RI (январь 2005 г.). «Ассоциативный механизм переноса фосфорила: моделирование молекулярной динамики аденилаткиназы Escherichia coli в комплексе с ее субстратами». Proteins . 58 (1): 88–100. doi :10.1002/prot.20301. PMID 15521058. S2CID 20874015.
^ Pai EF, Sachsenheimer W, Schirmer RH, Schulz GE (июль 1977). «Положения субстрата и индуцированное соответствие в кристаллической аденилаткиназе». Журнал молекулярной биологии . 114 (1): 37–45. doi :10.1016/0022-2836(77)90281-9. PMID 198550.
^ Müller CW, Schulz GE (март 1992). «Структура комплекса между аденилаткиназой из Escherichia coli и ингибитором Ap5A, уточненная с разрешением 1,9 А. Модель каталитического переходного состояния». Журнал молекулярной биологии . 224 (1): 159–77. doi :10.2210/pdb1ake/pdb. PMID 1548697.
^ Schlauderer GJ, Proba K, Schulz GE (февраль 1996). «Структура мутантной аденилаткиназы, лигированной с аналогом АТФ, показывающая закрытие домена над АТФ». Журнал молекулярной биологии . 256 (2): 223–7. doi :10.1006/jmbi.1996.0080. PMID 8594191.
^ Vonrhein C, Schlauderer GJ, Schulz GE (май 1995). "Фильм структурных изменений во время каталитического цикла нуклеозидмонофосфаткиназ". Структура . 3 (5): 483–90. doi : 10.1016/s0969-2126(01)00181-2 . PMID 7663945.
^ Фуками-Кобаяши К, Носака М, Наказава А, Го М (май 1996). «Древнее расхождение длинных и коротких изоформ аденилаткиназы: молекулярная эволюция семейства нуклеозидмонофосфаткиназ». FEBS Letters . 385 (3): 214–20. Bibcode : 1996FEBSL.385..214F. doi : 10.1016/0014-5793(96)00367-5 . PMID 8647254. S2CID 24934783.

[1] Boyer PD, Lardy H, Myrback K, ред. (1962). Ферменты . Т. 6 (2-е изд.). Нью-Йорк: Academic Press. С. 139–149.

[2] Айенгар П., Гибсон Д.М., Санади Д.Р. (июль 1956 г.). «Трансфосфорилирование между нуклеозидфосфатами». Биохимика и биофизика Acta . 21 (1): 86–91. дои : 10.1016/0006-3002(56)90096-8. ПМИД 13363863.

[3] Либерман И., Корнберг А., Симмс ЭС. (Июль 1955 г.). «Ферментативный синтез нуклеозиддифосфатов и трифосфатов». Журнал биологической химии . 215 (1): 429–40. doi : 10.1016/S0021-9258(18)66050-8 . PMID 14392176.

[4] Heppel LA, Strominger JL, Maxwell ES (апрель 1959). «Нуклеозидмонофосфаткиназы. II. Трансфосфорилирование между аденозинмонофосфатом и нуклеозидтрифосфатами». Biochimica et Biophysica Acta . 32 : 422–30. doi :10.1016/0006-3002(59)90615-8. PMID 14401179.

[5] Dreusicke D, Schulz GE (ноябрь 1986 г.). «Богатая глицином петля аденилаткиназы образует гигантскую анионную дыру». FEBS Letters . 208 (2): 301–4. Bibcode : 1986FEBSL.208..301D. doi : 10.1016/0014-5793(86)81037-7. PMID 3023140. S2CID 11786335.

[6] Byeon L, Shi Z, Tsai MD (март 1995). «Механизм аденилаткиназы. «Необходимый лизин» помогает ориентировать фосфаты и остатки активного центра в правильные конформации». Биохимия . 34 (10): 3172–82. doi :10.1021/bi00010a006. PMID 7880812.

[7] Müller CW, Schlauderer GJ, Reinstein J, Schulz GE (февраль 1996 г.). «Движения аденилаткиназы во время катализа: энергетический противовес, уравновешивающий связывание субстрата». Структура . 4 (2): 147–56. doi :10.2210/pdb4ake/pdb. PMID 8805521.

[8] Берг Дж. М., Тимочко Дж. Л., Страйер Л. (2002). Биохимия . Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 0-7167-3051-0. Получено 2016-01-08 .

[9] Krishnamurthy H, Lou H, Kimple A, Vieille C, Cukier RI (январь 2005 г.). «Ассоциативный механизм переноса фосфорила: моделирование молекулярной динамики аденилаткиназы Escherichia coli в комплексе с ее субстратами». Proteins . 58 (1): 88–100. doi :10.1002/prot.20301. PMID 15521058. S2CID 20874015.

[10] Pai EF, Sachsenheimer W, Schirmer RH, Schulz GE (июль 1977). «Положения субстрата и индуцированное соответствие в кристаллической аденилаткиназе». Журнал молекулярной биологии . 114 (1): 37–45. doi :10.1016/0022-2836(77)90281-9. PMID 198550.

[11] Müller CW, Schulz GE (март 1992). «Структура комплекса между аденилаткиназой из Escherichia coli и ингибитором Ap5A, уточненная с разрешением 1,9 А. Модель каталитического переходного состояния». Журнал молекулярной биологии . 224 (1): 159–77. doi :10.2210/pdb1ake/pdb. PMID 1548697.

[12] Schlauderer GJ, Proba K, Schulz GE (февраль 1996). «Структура мутантной аденилаткиназы, лигированной с аналогом АТФ, показывающая закрытие домена над АТФ». Журнал молекулярной биологии . 256 (2): 223–7. doi :10.1006/jmbi.1996.0080. PMID 8594191.

[13] Vonrhein C, Schlauderer GJ, Schulz GE (май 1995). "Фильм структурных изменений во время каталитического цикла нуклеозидмонофосфаткиназ". Структура . 3 (5): 483–90. doi : 10.1016/s0969-2126(01)00181-2 . PMID 7663945.

[14] Фуками-Кобаяши К, Носака М, Наказава А, Го М (май 1996). «Древнее расхождение длинных и коротких изоформ аденилаткиназы: молекулярная эволюция семейства нуклеозидмонофосфаткиназ». FEBS Letters . 385 (3): 214–20. Bibcode : 1996FEBSL.385..214F. doi : 10.1016/0014-5793(96)00367-5 . PMID 8647254. S2CID 24934783.