Серин С-пальмитоилтрансфераза

Серин пальмитоилтрансфераза
Кристаллографическая структура серинпальмитоилтрансферазы из S. paucimobilis . Кофактор PLP виден в центре. [1]
Идентификаторы
Символ	СПТ1
ПДБ	2JG2
UniProt	Q93UV0
Другие данные
Номер ЕС	2.3.1.50
Искать Структуры Швейцарская модель Домены ИнтерПро

В энзимологии сериновая C -пальмитоилтрансфераза ( EC 2.3.1.50) представляет собой фермент , катализирующий химическую реакцию : [ ^2] [ ^3]

пальмитоил-КоА + L -серин -КоА + 3-дегидро- D -сфинганин + CO ₂${\displaystyle \rightleftharpoons}$

Таким образом, двумя субстратами этого фермента являются пальмитоил-КоА и L -серин , тогда как его тремя продуктами являются КоА , 3-дегидро-D-сфинганин и CO2 _. ^{[4] [5]} Эта реакция является ключевым этапом в биосинтезе сфингозина, который является предшественником многих других сфинголипидов . ^[3]

Этот фермент участвует в метаболизме сфинголипидов. Он использует один кофактор — пиридоксальфосфат .

Этот фермент принадлежит к семейству трансфераз , а именно ацилтрансфераз , переносящих группы, отличные от аминоацильных групп. Систематическое название этого класса ферментов — пальмитоил-КоА:L-серин С -пальмитоилтрансфераза (декарбоксилирующая). Другие общеупотребительные названия включают:

• серин пальмитоилтрансфераза,
• SPT, 3-оксосфинганинсинтетаза и
• ацил-КоА:серин C-2 ацилтрансфераза декарбоксилирует.

Серин C -пальмитоилтрансфераза является членом семейства ферментов AOS (a-оксоаминсинтаза), зависящих от PLP, которые катализируют конденсацию аминокислот и субстратов тиоэфира ацил-КоА. ^[6] Человеческий фермент представляет собой гетеродимер, состоящий из двух мономерных субъединиц, известных как длинноцепочечные основания 1 и 2 (LCB1/2), кодируемых отдельными генами . ^[1] Активный центр LCB2 содержит лизин и другие ключевые каталитические остатки, которые отсутствуют в LCB1, который не участвует в катализе , но тем не менее необходим для синтеза и стабильности фермента. ^[7]

По состоянию на конец 2007 года были определены две структуры этого класса ферментов с кодами доступа PDB 2JG2 и 2JGT. ^[1]

PLP ( пиридоксаль 5′-фосфат)-зависимая сериновая C- пальмитоилтрансфераза осуществляет первый ферментативный этап биосинтеза сфинголипидов de novo . Фермент катализирует конденсацию типа Кляйзена между L- серином и субстратом ацил-КоА- тиоэфира (CoASH) (обычно C16 ^{- пальмитоил) или} субстратом ацил-АЦП (ацил-переносящий белок) тиоэфира , образуя 3-кетодигидросфингозин. Первоначально кофактор PLP связывается с лизином активного центра через основание Шиффа , образуя голо-форму или внутренний альдимин фермента. Затем аминогруппа L-серина атакует и вытесняет лизин, связанный с PLP, образуя внешний промежуточный альдимин. Затем происходит депротонирование в Cα серина, образуя хиноидный интермедиат , который атакует входящий тиоэфирный субстрат. После декарбоксилирования и атаки лизина высвобождается продукт 3-кето-дигидросфингозин и каталитически активный PLP преобразуется. Эта реакция конденсации образует сфингоидное основание или длинноцепочечное основание, обнаруженное во всех последующих промежуточных сфинголипидах и сложных сфинголипидах в организме. ^[3]

Различные изоформы сериновой C -пальмитоилтрансферазы существуют у разных видов. В отличие от эукариот , где фермент является гетеродимерным и связанным с мембраной , бактериальные ферменты являются гомодимерами и цитоплазматическими . Исследования изоформы фермента, обнаруженного в грамотрицательной бактерии Sphingomonas paucimobilis, были первыми, кто прояснил структуру фермента, показав, что кофактор PLP удерживается на месте несколькими остатками активного центра, включая Lys ²⁶⁵ и His ^{159. [8]} В частности, изоформа S. paucimobilis имеет остаток аргинина активного центра (Arg ³⁷⁸ ), который играет ключевую роль в стабилизации карбоксильной группы внешнего альдиминового промежуточного соединения PLP-L-серин. Аналогичные остатки аргинина в гомологах фермента (Arg ³⁷⁰ , Arg ³⁹⁰ ) играют аналогичные роли. ^[9] Другие гомологи, такие как Sphingobacterium multivorum , характеризуются карбоксильной группой, связанной с остатками серина и метионина через воду вместо аргинина. ^[10] Определенные гомологи ферментов, такие как S. multivorum , а также Bdellovibrio stolpii , связаны с внутренней клеточной мембраной, таким образом напоминая эукариотические ферменты. ^[11] Гомолог B. stolpii также характеризуется ингибированием субстрата пальмитоил -КоА , особенностью, общей для дрожжей и гомологов млекопитающих. ^{[12] [13] [14]}

HSAN1 (наследственная сенсорная и автономная нейропатия типа 1) — это генетическое заболевание , вызванное мутациями в одном из генов SPTLC1 или SPTLC2 , кодирующих две гетеродимерные субъединицы эукариотического фермента сериновой C-пальмитоилтрансферазы. ^{[15] [16] [17]} Было показано, что эти мутации изменяют специфичность активного сайта, в частности, за счет усиления способности фермента конденсировать L -аланин с субстратом пальмитоил-КоА. ^[18] Это согласуется с повышенными уровнями дезоксисфингоидных оснований, образующихся при конденсации аланина с пальмитоил-КоА, наблюдаемыми у пациентов с HSAN1. ^[19]

Серин C -пальмитоилтрансфераза экспрессируется у большого количества видов от бактерий до человека. Бактериальный фермент представляет собой водорастворимый гомодимер ^[2], тогда как у эукариот фермент представляет собой гетеродимер, который закреплен на эндоплазматическом ретикулуме . ^[3] Люди и другие млекопитающие экспрессируют три паралогичные субъединицы SPTLC1 , SPTLC2 и SPTLC3. Первоначально предполагалось, что функциональный человеческий фермент представляет собой гетеродимер между субъединицей SPTLC1 и второй субъединицей, которая является либо SPTLC2, либо SPTLC3. ^[20] Однако более поздние данные свидетельствуют о том, что фермент может существовать в виде более крупного комплекса, возможно, октамера, включающего все три субъединицы. ^[21]