Диаминопимелат декарбоксилаза - Diaminopimelate decarboxylase

DAPDC.png
Рисунок диаминопимелатдекарбоксилазы Methanococcus jannaschii
Идентификаторы
Номер ЕС4.1.1.20
Количество CAS9024-75-3
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
БРЕНДАBRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
PDB структурыRCSB PDB PDBe PDBsum
Генная онтологияAmiGO / QuickGO

В энзимология, диаминопимелатдекарбоксилаза (EC 4.1.1.20 ), также известный как декарбоксилаза диаминопимелиновой кислоты, DAPDC, мезо-диаминопимелатдекарбоксилаза, DAP-декарбоксилаза, и мезо-2,6-диаминогептандиоаткарбокси-лиаза, является фермент который катализирует разрыв углерод-углеродных связей в мезо 2,6 диаминогептандиоате с образованием CO2 и L-лизин, незаменимая аминокислота. В нем работают кофактор пиридоксальфосфат, также известный как PLP, который участвует во многих ферментативных трансаминирование, декарбоксилирование и дезаминирование реакции.[1]

Этот фермент принадлежит к семейству лиасы в частности карбокси-лиазы, которые расщепляют углерод-углеродные связи. В систематическое название этого класса ферментов мезо-2,6-диаминогептандиоаткарбоксилиаза (L-лизинобразующая).DAP-декарбоксилаза катализирует заключительную стадию пути биосинтеза мезо-диаминопимелата / лизина.[2] Лизин используется для синтеза белка и используется в пептидогликан слой Грамположительный клеточные стенки бактерий.[2] Этот фермент не обнаружен у человека, но его ортолог орнитиндекарбоксилаза.[3]

Структура

DAPDC - это PLP-зависимый фермент, принадлежащий к аланин рацемаза семья.[4] Этот фермент обычно является димерным, и каждый мономер содержит два домена.[5] Первый домен - это N-концевой α / β-ствол, связывающий PLP к остатку лизина в активном центре.[3][4][5] Второй домен - это C-терминал β-бутерброд.[4][5] Активный сайт образован остатками, присутствующими в обоих доменах, что приводит к образованию двух активных сайтов в димере.[5]

Графическая диаграмма активного сайта, связанного с PLP и продуктом, L-лизином. Лизин образует основание Шиффа с PLP, а гистидин стабилизирует образование.

DAPDC стереохимически специфичен из-за противоположных хиральности на каждом конце диаминопимелата.[5] Для того, чтобы L-лизин образовывался поверх D-лизина, декарбоксилирование должно происходить на D-конце. Признает ли DAPDC окончание или нет, зависит от образования База Шиффа с PLP.[5]

В то время как большинство DAPDC, обнаруженных у различных видов бактерий, имеют одинаковые основные компоненты, не все виды имеют одинаковую структуру.[3] Некоторые виды бактерий, например Микобактерии туберкулеза наблюдались как тетрамер.[6] Тетрамер имеет форму кольца, активные центры которого доступны изнутри фермента.[6]

Механизм

Схема механизма реакции DAPDC. DAP образует основание Шиффа с PLP, реконструируется так, что диоксид углерода становится хорошей уходящей группой, а затем возвращает PLP в остаток лизина.

Первый этап механизма такой же, как и для всех PLP-зависимых ферментов III типа; формирование базы Шиффа с подложкой аминогруппа.[5] Остаток лизина, связывающий PLP со структурой, заменяется на диаминопимелат.[4][7] DAPDC затем использует взаимодействие 3 остатков (Аргинин, Аспартат, и Глутамат ) в активном сайте для идентификации D-стереоцентра.[3][7] DAP декарбоксилируется, а затем стабилизируется PLP.[4] Неясно, какая из основных кислот протонируется после декарбоксилирования, но есть предположение, что остаток лизина является донором.[7]

Регулирование

DAPDC регулируется продуктом L-лизином в относительно высоких концентрациях.[3][8] Соединения, которые похожи на DAP по химической сложности, не ингибируют реакцию, возможно, из-за того, что остатки линейки создают определенные углы связи.[3] Диамины обладают более сильным ингибирующим действием по сравнению с дикарбоновые кислоты, скорее всего, из-за взаимодействия с PLP.[3]

Функция

Учитывая, что существует три пути преобразования аспартата в лизин, это, безусловно, важный процесс для клетки, особенно для построения клеточных стенок у грамположительных бактерий.[2][9] Процесс продуцирования лизина у людей отсутствует, но орнитиндекарбоксилаза имеет много общего с DAPDC.[4] Оба фермента используют PLP в качестве кофактора и имеют сходные структуры, образующие активные центры.[7] Однако DAPDC отличается тем, что декарбоксилатирует в D-стереоцентре и сильно стереоспецифический.[7] Эти уникальные особенности делают DAPDC хорошим кандидатом для антибактериальных исследований, потому что потенциальные ингибиторы такого интегрального этапа жизнеспособности клеток вряд ли будут взаимодействовать с необходимыми процессами в организме человека.

Рекомендации

  1. ^ «Пиридоксальфосфат». Pubchem. Получено 2018-03-09.
  2. ^ а б c Гиллнер Д.М., Беккер Д.П., Holz RC (февраль 2013 г.). «Биосинтез лизина в бактериях: металлодезукцинилаза как потенциальная противомикробная мишень». Журнал биологической неорганической химии. 18 (2): 155–63. Дои:10.1007 / s00775-012-0965-1. ЧВК  3862034. PMID  23223968.
  3. ^ а б c d е ж грамм Певерелли М.Г., Соареш да Коста Т.П., Кирби Н., Перуджини М.А. (апрель 2016 г.). «Димеризация бактериальной диаминопимелатдекарбоксилазы необходима для катализа». Журнал биологической химии. 291 (18): 9785–95. Дои:10.1074 / jbc.M115.696591. ЧВК  4850314. PMID  26921318.
  4. ^ а б c d е ж Кидрон Х., Репо С., Джонсон М.С., Салминен Т.А. (январь 2007 г.). «Функциональная классификация декарбоксилаз аминокислот из структурного семейства аланинрацемаз с помощью филогенетических исследований». Молекулярная биология и эволюция. 24 (1): 79–89. Дои:10.1093 / molbev / msl133. PMID  16997906.
  5. ^ а б c d е ж грамм Рэй СС, Бонанно Дж.Б., Раджашанкар К.Р., Пинхо М.Г., Хе Джи, Де Ленкаср Х., Томаш А., Берли СК (ноябрь 2002 г.). «Сокристаллические структуры диаминопимелат декарбоксилазы: механизм, эволюция и ингибирование вспомогательного фактора устойчивости к антибиотикам». Структура. 10 (11): 1499–508. Дои:10.1016 / S0969-2126 (02) 00880-8. PMID  12429091.
  6. ^ а б Weyand S, Kefala G, Svergun DI, Weiss MS (сентябрь 2009 г.). «Трехмерная структура диаминопимелатдекарбоксилазы из Mycobacterium tuberculosis выявляет тетрамерную ферментную организацию». Журнал структурной и функциональной геномики. 10 (3): 209–17. Дои:10.1007 / s10969-009-9065-z. PMID  19543810. S2CID  212206.
  7. ^ а б c d е Фогл EJ, Тони MD (сентябрь 2011 г.). «Анализ каталитических детерминант диаминопимелат и орнитиндекарбоксилаз с использованием альтернативных субстратов». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Белки и протеомика. 1814 (9): 1113–9. Дои:10.1016 / j.bbapap.2011.05.014. ЧВК  3124589. PMID  21640851.
  8. ^ Рознер А (январь 1975 г.). «Контроль биосинтеза лизина в Bacillus subtilis: ингибирование диаминопимелатдекарбоксилазы лизином». Журнал бактериологии. 121 (1): 20–8. Дои:10.1128 / JB.121.1.20-28.1975. ЧВК  285608. PMID  234936.
  9. ^ Договски С., Аткинсон СК, Доммараджу С.Р., Добсон Р.К., Перуджини М.А. (2009). «Биосинтез лизина в бактериях - неизведанный путь для создания новых антибиотиков» (PDF). Биотехнологии. XI: 146–166.

дальнейшее чтение

  • Денман Р.Ф., Хоар Д.С., Работа E (март 1955 г.). «Декарбоксилаза диаминопимелиновой кислоты в пиридоксин-дефицитной Escherichia coli». Biochimica et Biophysica Acta. 16 (3): 442–3. Дои:10.1016/0006-3002(55)90257-2. PMID  14378182.