Пиридоксин 5′-фосфатоксидаза
Класс ферментов

Пиридоксаль-5′-фосфатсинтаза
Идентификаторы
Номер ЕС1.4.3.5
Номер CAS9029-21-4
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

Пиридоксин-5′-фосфатоксидаза — это фермент , кодируемый геном PNPO , [ 1] [2] [3] , который катализирует несколько реакций в пути метаболизма витамина B6 . Пиридоксин-5′-фосфатоксидаза катализирует конечный, лимитирующий скорость этап в метаболизме витамина B6 , биосинтез пиридоксаль-5′-фосфата, биологически активной формы витамина B6, которая действует как существенный кофактор . [4] Пиридоксин-5′-фосфатоксидаза является членом класса ферментов оксидаз , или, более конкретно, оксидоредуктаз . Эти ферменты катализируют одновременную окислительно-восстановительную реакцию. Субстрат ферментов оксидазы гидроксилируется одним атомом кислорода молекулярного кислорода . [5] Одновременно другой атом кислорода восстанавливается до воды . Несмотря на то, что акцептором электронов в реакциях этих ферментов является молекулярный кислород, они уникальны, поскольку кислород не появляется в окисленном продукте.

Активная форма витамина B 6 , пиридоксаль-5'-фосфат (PLP), имеет решающее значение для нормальной клеточной функции. Некоторые раковые клетки имеют заметные различия в метаболизме витамина B 6 по сравнению с их нормальными аналогами. Ферментом, ограничивающим скорость синтеза витамина B 6, является пиридоксин-5'-фосфатоксидаза (PNPO; EC 1.4.3.5). [предоставлено OMIM] [3]

Структура

Пиридоксин 5′-фосфатоксидаза представляет собой гомодимер , или молекулу, состоящую из двух идентичных полипептидных субъединиц. Предполагается, что два мономера удерживаются вместе дисульфидными связями . Между двумя мономерами также существуют взаимодействия солевого мостика . Каждая субъединица прочно связывает одну молекулу пиридоксаль 5′-фосфата. В белковом мотиве присутствуют как альфа-спирали , так и бета-слои , которые лучше всего описываются как структура расщепленного ствола. Эта структура частично обусловлена ​​дисульфидными связями, присутствующими во вторичной белковой структуре этого фермента. Множественные тиоловые группы (–SH) указывают на наличие дисульфидных связей в структуре молекулы. Этот фермент требует присутствия кофактора, FMN ( флавинмононуклеотид ). [6] Кофакторы представляют собой ионы или коферменты, необходимые для активности фермента. FMN расположен в глубокой расщелине (образованной двумя полипептидными субъединицами) и удерживается на месте обширными водородными связями с белком. В этом конкретном случае FMN помогает ферменту связывать субстраты. В отсутствие пиридоксаль-5′-фосфата (PLP) активный центр фермента находится в «открытой» конформации. После того, как субстрат связывается и преобразуется в PLP, активный центр фермента находится в частично «закрытой» конформации. Определенные аминокислотные остатки могут образовывать водородные связи с PLP, таким образом образуя крышку, которая физически закрывает активный центр, что приводит к «закрытой» конформации. [7]

Структура пиридоксин 5′-фосфатоксидазы. PDB : 1G78

Путь

Пиридоксин 5′-фосфатоксидаза — это фермент, который катализирует ограниченный по скорости этап метаболизма B 6. Витамин B 6 , также известный как пиридоксин , является важнейшим питательным веществом для человеческого организма, поскольку он отвечает за большее количество функций организма, чем любой другой витамин. Витамин B 6 является коферментом в метаболизме углеводов, жиров и белков. Это означает, что ферменты, которые расщепляют эти вещества для использования в организме, не могут функционировать, если витамин B 6 не присутствует, чтобы вызвать конформационное изменение фермента, тем самым активируя его. Витамин B 6 также играет роль в синтезе гормонов , эритроцитов, нейротрансмиттеров и ферментов. Человек, у которого дефицит витамина B 6, может страдать от бессонницы, а также получить повреждение центральной нервной системы. [4]

Реакции

Пиридоксин-5′-фосфатоксидаза катализирует несколько реакций; две наиболее важные из них — дезаминирование пиридоксамин-5′-фосфата и дезаминирование пиридоксин-5-фосфата, обе из которых являются ключевыми промежуточными продуктами в метаболизме B6 . [ 8] EC50-число пиридоксин-5′-фосфатоксидазы составляет 1.4.3.5. [6]

пиридоксамин 5′-фосфат + H 2 O + O 2 → пиридоксаль 5′-фосфат + NH 3 + H 2 O 2
пиридоксинфосфат + O2 ⇌ H2O2 + пиридоксальфосфат

Пиридоксин-5′-фосфатоксидаза также играет роль в метаболизме азота, превращая амины в альдегиды и NH 3 по реакции:

амин + H2O + O2 ⇌ альдегид + NH3 + H2O2

Кинетика

У людей фермент пиридоксин 5′-фосфатоксидаза демонстрирует низкую каталитическую константу скорости 0,2 с −1 с низкими значениями Km как для пиридоксин 5′-фосфата, так и для пиридоксамин 5′-фосфата. Фермент также имеет низкую скорость оборота, что означает, что он относительно медленно преобразует субстрат в продукт. Пиридоксаль 5′-фосфат является эффективным ингибитором продукта . Поскольку пиридоксаль 5′-фосфат, активная форма витамина B6 , является продуктом метаболического пути, если он существует в избытке, то путь не должен продолжать производить продукт. Однако, если он существует в низких концентрациях, то это сигнал для пути синтезировать больше. Это пример ингибирования по принципу обратной связи . [9]

Пиридоксин 5′-фосфатоксидаза в разных организмах

Пиридоксин 5′-фосфатоксидаза была высококонсервативной с течением времени, так как существует много сходств между ферментом, который обнаружен у людей и Escherichia coli . Хотя существует только 39% сохранения аминокислотной последовательности от версии фермента E. coli к человеческой версии, последовательности для сайта связывания FMN и активных сайтов субстрата относятся к очень высококонсервативной части. Одним из ключевых отличий является то, что человеческая пиридоксин 5′-фосфатоксидаза имеет более высокую специфичность к пиридоксамин 5′-фосфатному субстрату, тогда как пиридоксин 5′-фосфатоксидаза в E. coli имеет более высокую специфичность к пиридоксаль 5′-фосфатному субстрату. [9]

Клиническое значение

Мутации гена PNPO могут привести к развитию дефицита пиридоксамин-5'-фосфатоксидазы — заболевания, проявляющегося вскоре после рождения судорогами и последующей энцефалопатией.

Ссылки

  1. ^ Ngo EO, LePage GR, Thanassi JW, Meisler N, Nutter LM (июнь 1998 г.). «Отсутствие активности пиридоксин-5'-фосфатоксидазы (PNPO) в неопластических клетках: изоляция, характеристика и экспрессия кДНК PNPO». Биохимия . 37 (21): 7741– 8. doi :10.1021/bi972983r. PMID  9601034.
  2. ^ Kang JH, Hong ML, Kim DW, Park J, Kang TC, Won MH, Baek NI, Moon BJ, Choi SY, Kwon OS (июнь 2004 г.). «Геномная организация, распределение в тканях и делеционная мутация человеческой пиридоксин-5'-фосфат-оксидазы». Eur J Biochem . 271 (12): 2452– 61. doi :10.1111/j.1432-1033.2004.04175.x. PMID  15182361.
  3. ^ ab "Ген Энтреза: PNPO пиридоксамин 5'-фосфат оксидаза".
  4. ^ ab "Витамин B6" . Получено 2007-06-03 .
  5. ^ Нельсон DL, Кокс MM (2005). Lehninger Principles of Biochemistry, четвертое издание . Нью-Йорк: WH Freeman and Company. ISBN 0-7167-4339-6.
  6. ^ ab Онлайн Менделевское наследование у человека (OMIM): Пиридоксамин 5-первичный фосфат оксидаза; PNPO - 603287
  7. ^ PDB : 1jnw ​; di Salvo ML, Ko TP, Musayev FN, Raboni S, Schirch V, Safo MK (январь 2002 г.). «Структура активного сайта и стереоспецифичность пиридоксин-5'-фосфат оксидазы Escherichia coli». Журнал молекулярной биологии . 315 (3): 385–97 . doi :10.1006/jmbi.2001.5254. PMID  11786019.
  8. ^ "Метаболизм витамина B6". Справочный путь . KEGG: Киотская энциклопедия генов и геномов.
  9. ^ ab Мусаев ФН, Ди Сальво МЛ, Ко TP, Ширч В, Сафо МК (июль 2003 г.). "Структура и свойства рекомбинантной человеческой пиридоксин 5'-фосфат оксидазы". Protein Science . 12 (7): 1455– 63. doi :10.1110/ps.0356203. PMC 2323923 . PMID  12824491. 

Дальнейшее чтение

  • Маруяма К, Сугано С (1994). «Олиго-кэппинг: простой метод замены кэп-структуры эукариотических мРНК олигорибонуклеотидами». Gene . 138 ( 1– 2): 171– 4. doi :10.1016/0378-1119(94)90802-8. PMID  8125298.
  • Suzuki Y, Yoshitomo-Nakagawa K, Maruyama K и др. (1997). «Конструирование и характеристика библиотеки кДНК с полной длиной и обогащенной 5'-концом». Gene . 200 ( 1– 2): 149– 56. doi :10.1016/S0378-1119(97)00411-3. PMID  9373149.
  • Strausberg RL, Feingold EA, Grouse LH и др. (2003). «Создание и начальный анализ более 15 000 полноразмерных последовательностей ДНК человека и мыши». Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 99 (26): 16899– 903. Bibcode : 2002PNAS...9916899M. doi : 10.1073/pnas.242603899 . PMC  139241. PMID  12477932 .
  • Мусаев ФН, Ди Сальво МЛ, Ко ТП и др. (2004). «Структура и свойства рекомбинантной человеческой пиридоксин 5′-фосфат оксидазы». Protein Sci . 12 (7): 1455– 63. doi :10.1110/ps.0356203. PMC  2323923 . PMID  12824491.
  • Ota T, Suzuki Y, Nishikawa T и др. (2004). «Полное секвенирование и характеристика 21 243 полноразмерных человеческих кДНК». Nat. Genet . 36 (1): 40– 5. doi : 10.1038/ng1285 . PMID  14702039.
  • Gerhard DS, Wagner L, Feingold EA и др. (2004). «Статус, качество и расширение проекта NIH по полноразмерной ДНК: коллекция генов млекопитающих (MGC)». Genome Res . 14 (10B): 2121– 7. doi :10.1101/gr.2596504. PMC  528928. PMID  15489334 .
  • Mills PB, Surtees RA, Champion MP и др. (2005). «Неонатальная эпилептическая энцефалопатия, вызванная мутациями в гене PNPO, кодирующем пиридок(а)мин 5'-фосфат оксидазу». Hum. Mol. Genet . 14 (8): 1077– 86. doi : 10.1093/hmg/ddi120 . PMID  15772097.
  • Кимура К, Вакамацу А, Сузуки Й и др. (2006). «Диверсификация транскрипционной модуляции: крупномасштабная идентификация и характеристика предполагаемых альтернативных промоторов человеческих генов». Genome Res . 16 (1): 55– 65. doi :10.1101/gr.4039406. PMC  1356129. PMID  16344560 .
  • Медиа, связанные с Пиридоксин 5'-фосфат оксидазой на Wikimedia Commons
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Пиридоксин_5′-фосфат_оксидаза&oldid=1246891662"