Пиридоксин 5'-фосфатсинтаза
Класс ферментов
Пиридоксин 5'-фосфатсинтаза
Пиридоксин-5'-фосфатсинтаза Escherichia coli PDB : 1M5W
Идентификаторы
Номер ЕС2.6.99.2
Базы данных
ИнтЭнзIntEnz вид
БРЕНДАзапись BRENDA
ExPASyNiceZyme вид
КЕГГзапись KEGG
МетаЦикметаболический путь
ПРИАМпрофиль
Структуры PDBRCSB PDB PDBe PDBsum
Поиск
ЧВКстатьи
PubMedстатьи
NCBIбелки

В энзимологии пиридоксин -5'-фосфатсинтаза ( EC 2.6.99.2) — это фермент , катализирующий химическую реакцию

1-дезокси-D-ксилулоза 5-фосфат + 3-гидрокси-1-аминоацетон фосфат пиридоксин-5'-фосфат + фосфат + 2 H 2 O ⇌ {\displaystyle \rightleftharpoons }

Двумя субстратами этого фермента являются 1-дезокси-D-ксилулозо-5-фосфат ( DXP) и 3-гидрокси-1-аминоацетонфосфат (HAP), тогда как его тремя продуктами являются H2O , фосфат и пиридоксин - 5'-фосфат (витамер пиридоксальфосфата ).

Механизм

Механизм реакции, катализируемой pdxJ, по принципу «толкания стрелы». [1] Были предложены и другие механизмы [2], но они отличаются только временем удаления фосфата .

На первом этапе этой реакции конденсации аминогруппа HAP образует основание Шиффа с кетонной группой DXP. Гидроксильная группа на C4 DXP удаляется, образуя енол . Енол удаляет фосфат, полученный из DXP, и вода добавляется к полученной двойной связи, чтобы преобразовать енол . Затем этот енол атакует кетонную группу HAP, чтобы замкнуть кольцо, и полученная гидроксильная группа удаляется, образуя двойную связь . Депротонирование приводит к ароматизации кольца , завершая синтез пиридоксин-5'-фосфата.

3-гидрокси-1-аминоацетонфосфат нестабилен, поэтому механизм реакции не может быть подтвержден напрямую. Тем не менее, эксперименты по изотопной маркировке 14 C и 18 O , [3] [4] , а также структурные исследования, [1] [5] подтверждают механизм, показанный здесь. Остаток глутамата , Glu72, расположен идеально для выполнения большей части кислотно-основного катализа, необходимого в этом механизме, при этом остатки гистидина His45 и His193, по-видимому, также играют свою роль.

Структура

Пиридоксин-5'-фосфатсинтаза, или pdxJ, является белком- бочкой TIM , хотя он демонстрирует некоторые отклонения от этого мотива. Наиболее существенно то, что центральный туннель pdxJ является гидрофильным в отличие от гидрофобного центрального туннеля, наблюдаемого в большинстве белков-бочек TIM, и pdxJ имеет три дополнительные альфа-спирали по сравнению с классической складкой TIM. [6] Эти три дополнительные спирали важны для опосредования межсубъединичных контактов в собранном октамере . [7] Однако есть также важные сходства в функциях: как и многие белки- бочки TIM , pdxJ связывает свои субстраты в первую очередь с помощью их фосфатных фрагментов, [1] [5] а сайт связывания фосфата, ответственный за связывание с HAP и пиридоксин-5'-фосфатом, является консервативным мотивом, обнаруженным во многих белках -бочках TIM . [8] Тот факт, что pdxJ связывает субстраты через их фосфатные группы, объясняет ранее обнаруженную специфичность субстратов по сравнению с их соответствующими нефосфорилированными спиртами. [3] [9]

pdxJ демонстрирует несколько различных конформаций в зависимости от связанных субстратов или аналогов субстратов. Первое состояние, проявляющееся, когда pdxJ имеет либо пиридоксин-5'-фосфат, либо не имеет связанных субстратов, классифицируется как «открытая» конформация. Эта конформация характеризуется активным сайтом, свободно доступным для растворителя. Напротив, когда DXP и аналог HAP связаны, петля 4 белка сворачивается над активным сайтом, предотвращая выход промежуточных продуктов реакции или нежелательных побочных реакций. [1] [5] Связывание одного фосфата не способно вызвать переход между открытым и закрытым состояниями. [6] Третий, «частично открытый» промежуточный продукт также был зарегистрирован при связывании одного DXP. [10]

pdxJ собирается как октамер в биологических условиях. [6] [11] Этот октамер можно рассматривать как тетрамер димеров, и вполне вероятно, что димер является активной единицей белка. В каждом димере остаток аргинина Arg20 образует часть активного центра в другом мономере, где он помогает связывать обе фосфатные группы. [5]

Классификация

Этот фермент принадлежит к семейству трансфераз , а именно тех, которые переносят азотистые группы, перенося другие азотистые группы.

Номенклатура

Систематическое название этого класса ферментов — 1-дезокси-D-ксилулозо-5-фосфат:3-амино-2-оксопропилфосфат 3-амино-2-оксопропилтрансфераза (фосфат-гидролизующая; циклизующая) . Другие общеупотребительные названия включают пиридоксин-5-фосфатфосфолиазу , PNP-синтазу и PdxJ .

Биологическая роль

Этот фермент участвует в метаболизме витамина B 6 . pdxJ играет роль в DXP-зависимом пути пиридоксальфосфата. DXP-зависимый путь обнаружен преимущественно у Gammaproteobacteria и некоторых Alphaproteobacteria . [12] Из-за этого распределения pdxJ был идентифицирован как потенциальная мишень для антибиотиков . [12] Эта идентификация, по-видимому, имеет обоснование, поскольку другие подходы также определили pdxJ как хорошую мишень для разработки лекарств . [13] Однако у этого подхода могут быть ограничения, поскольку pdxJ не обнаружен у облигатных паразитов. [12] Было также показано, что pdxJ и в более общем плане метаболизм витамина B 6 в микробиоме изменяют воздействие определенных соединений на животных -хозяев. [14]

Ссылки

  1. ^ abcd Garrido-Franco M, Laber B, Huber R, Clausen T (август 2002 г.). «Комплексы фермент-лиганд пиридоксин-5'-фосфатсинтазы: влияние на связывание субстрата и катализ». Журнал молекулярной биологии . 321 (4): 601–12. doi :10.1016/S0022-2836(02)00695-2. PMID  12206776.
  2. ^ Mukherjee T, Hanes J, Tews I, Ealick SE, Begley TP (ноябрь 2011 г.). «Пиридоксальфосфат: биосинтез и катаболизм». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Белки и протеомика . 1814 (11): 1585–96. doi :10.1016/j.bbapap.2011.06.018. PMID  21767669.
  3. ^ ab Cane DE, Du S, Robinson J (1999). «Биосинтез витамина B6: ферментативное превращение 1-дезокси-D-ксилулозо-5-фосфата в пиридоксолфосфат». J. Am. Chem. Soc . 121 (33): 7722–23. doi :10.1021/ja9914947.
  4. ^ Cane DE, Du S, Spenser ID (2000). «Биосинтез витамина B6: Происхождение атомов кислорода пиридоксолфосфата». J. Am. Chem. Soc . 122 (17): 4213–14. doi :10.1021/ja000224h.
  5. ^ abcd Franco MG, Laber B, Huber R, Clausen T (март 2001). "Структурная основа функции пиридоксин-5'-фосфатсинтазы". Структура . 9 (3): 245–53. doi : 10.1016/S0969-2126(01)00584-6 . PMID  11286891.
  6. ^ abc Гарридо-Франко М (апрель 2003 г.). «Пиридоксин-5'-фосфатсинтаза: синтез витамина B6 de novo и не только». Биохимика и биофизика Acta . 1647 (1–2): 92–7. дои : 10.1016/s1570-9639(03)00065-7. ПМИД  12686115.
  7. ^ Fitzpatrick TB, Amrhein N, Kappes B, Macheroux P, Tews I, Raschle T (октябрь 2007 г.). «Два независимых пути биосинтеза витамина B6 de novo: не такие уж и разные». The Biochemical Journal . 407 (1): 1–13. doi :10.1042/bj20070765. PMC 2267407. PMID  17822383 . 
  8. ^ Nagano N, Orengo CA, Thornton JM (август 2002 г.). «Одна складка со многими функциями: эволюционные отношения между семействами стволов TIM на основе их последовательностей, структур и функций». Журнал молекулярной биологии . 321 (5): 741–65. doi :10.1016/S0022-2836(02)00649-6. PMID  12206759.
  9. ^ Laber B, Maurer W, Scharf S, Stepusin K, Schmidt FS (апрель 1999). "Биосинтез витамина B6: образование пиридоксин 5'-фосфата из 4-(фосфогидрокси)-L-треонина и 1-дезокси-D-ксилулоза-5-фосфата белками PdxA и PdxJ". FEBS Letters . 449 (1): 45–8. doi : 10.1016/S0014-5793(99)00393-2 . PMID  10225425. S2CID  33542088.
  10. ^ Yeh JI, Du S, Pohl E, Cane DE (2002). «Многоуровневое связывание в пиридоксин-5′-фосфатсинтазе: кристаллическая структура 1,96 Å в комплексе с 1-дезокси-D-ксилулозофосфатом». Биохимия . 41 (39): 11649–57. doi :10.1021/bi026292t. PMID  12269807.
  11. ^ Garrido-Franco M, Huber R, Schmidt FS и др. (2000). «Кристаллизация и предварительный рентгеноструктурный анализ PdxJ, фермента синтеза пиридоксин-50-фосфата». Acta Crystallographica . 56 (8): 1045–48. doi :10.1107/S0907444900007368. PMID  10944349.
  12. ^ abc Mittenhuber G (январь 2001 г.). «Филогенетический анализ и сравнительная геномика путей биосинтеза витамина B6 (пиридоксина) и пиридоксальфосфата». Журнал молекулярной микробиологии и биотехнологии . 3 (1): 1–20. PMID  11200221.
  13. ^ Ахмад С., Раза С. и др. (2018). «От филогении к динамике белков: вычислительный иерархический поиск эффективного препарата против нового энтеропатогена «Yersinia enterocolitica»". Журнал молекулярных жидкостей . 265 : 372–89. doi :10.1016/j.molliq.2018.06.013. S2CID  90481778.
  14. ^ Scott TA, Quintaneiro LM, Norvaisas P, Lui PP, Wilson MP, Leung KY и др. (апрель 2017 г.). «Совместный метаболизм хозяина и микроба определяет эффективность противораковых препаратов у C. elegans». Cell . 169 (3): 442–456.e18. doi :10.1016/j.cell.2017.03.040. PMC 5406385 . PMID  28431245. 
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Pyridoxine_5%27-phosphate_synthase&oldid=1188042058"