Фруктозо-бисфосфатальдолаза - Fructose-bisphosphate aldolase
| Фруктозо-бисфосфатальдолаза | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Октамер фруктозо-бисфосфатальдолазы, человек | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер ЕС | 4.1.2.13 | ||||||||
| Количество CAS | 9024-52-6 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Просмотр IntEnz | ||||||||
| БРЕНДА | BRENDA запись | ||||||||
| ExPASy | Просмотр NiceZyme | ||||||||
| КЕГГ | Запись в KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| ПРИАМ | профиль | ||||||||
| PDB структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Генная онтология | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
| Фруктозо-бисфосфатальдолаза I класса | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 фруктозо-1,6-бисфосфатальдолаза из печени кролика | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | Гликолитический | ||||||||
| Pfam | PF00274 | ||||||||
| ИнтерПро | IPR000741 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00143 | ||||||||
| SCOP2 | 1ald / Объем / СУПФАМ | ||||||||
| CDD | cd00344 | ||||||||
| |||||||||
| Фруктозо-бисфосфатальдолаза II класса | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 фруктозо-1,6-бисфосфатальдолаза класса II в комплексе с фосфогликологидроксаматом | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Символ | F_bP_aldolase | ||||||||
| Pfam | PF01116 | ||||||||
| Pfam клан | CL0036 | ||||||||
| ИнтерПро | IPR000771 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00523 | ||||||||
| SCOP2 | 1dos / Объем / СУПФАМ | ||||||||
| CDD | cd00453 | ||||||||
| |||||||||
Фруктозо-бисфосфатальдолаза (EC 4.1.2.13 ), часто просто альдолаза, является фермент катализируя обратимая реакция что разделяет альдол, фруктозо-1,6-бисфосфат, в триоза фосфаты дигидроксиацетонфосфат (DHAP) и глицеральдегид-3-фосфат (G3P). Альдолаза также может продуцировать DHAP из других (3S, 4R) -кетоза 1-фосфаты, такие как фруктозо-1-фосфат и седогептулоза 1,7-бисфосфат. Глюконеогенез и Цикл Кальвина, которые анаболические пути, используйте обратную реакцию. Гликолиз, а катаболический путь, использует прямую реакцию. По механизму альдолаза делится на два класса.
Слово альдолаза также относится, в более общем смысле, к ферменту, который выполняет альдольная реакция (создание альдол ) или его обратное (расщепление альдола), например Альдолаза сиаловой кислоты, который образует сиаловая кислота. Увидеть список альдолаз.
Механизм и структура
Белки класса I образуют протонированный База Шиффа средний связывание очень консервативных активный сайт лизин с DHAP карбонил углерод. Кроме того, остатки тирозина имеют решающее значение для этого механизма, действуя как стабилизирующие акцепторы водорода. Белки класса II используют другой механизм, который поляризует карбонильную группу с двухвалентный катион любить Zn2+. В кишечная палочка галактитол оперон белок, gatY и N-ацетил галактозамин белок-оперон, agaY, которые тагатозо-бисфосфат альдолаза, находятся гомологи фруктозобисфосфат альдолазы II класса. Два гистидин остатки в первой половине последовательности этих гомологов, как было показано, участвуют в связывании цинка.[1]
В белковые субъединицы обоих классов имеют α / β домен сложенный в ТИМ ствол содержащий активный сайт. Несколько субъединиц собраны в полный белок. У двух классов мало общего идентичность последовательности.
За некоторыми исключениями только белки класса I были обнаружены в животные, растения, и зеленые водоросли.[2] За некоторыми исключениями только белки класса II были обнаружены в грибы. Оба класса широко используются в других эукариоты И в бактерии. Эти два класса часто присутствуют вместе в одном организме. Растения и водоросли имеют пластидальный альдолаза, иногда остаток эндосимбиоз, в дополнение к обычной цитозольной альдолазе. Бифункциональная фруктозо-бисфосфатальдолаза / фосфатаза с механизмом класса I была широко обнаружена в археи и у некоторых бактерий.[3] Активный центр этой архейной альдолазы также находится в стволе TIM.
В глюконеогенезе и гликолизе
Глюконеогенез и гликолиз разделяют серию из шести обратимых реакций. В процессе глюконеогенеза глицеральдегид-3-фосфат восстанавливается до фруктозо-1,6-бисфосфата с помощью альдолазы. При гликолизе 1,6-бисфосфат фруктозы превращается в глицеральдегид-3-фосфат и дигидроксиацетонфосфат с помощью альдолазы. Альдолаза, используемая в глюконеогенезе и гликолизе, представляет собой цитоплазматический белок.
Три формы белка класса I встречаются в позвоночные.Альдолаза А предпочтительно выразил в мышцах и головном мозге; альдолаза B в печени, почках и в энтероциты; и альдолаза C в мозгу. Альдолазы A и C в основном участвуют в гликолиз, в то время как альдолаза B участвует как в гликолизе, так и в глюконеогенезе.[4] Некоторые дефекты альдолазы B вызывают наследственная непереносимость фруктозы. Метаболизм свободной фруктозы в печени использует способность альдолазы B использовать фруктозо-1-фосфат в качестве субстрат.[5] Фруктозо-бисфосфатальдолаза / фосфатаза архей предположительно участвует в глюконеогенезе, поскольку ее продуктом является фруктозо-6-фосфат.[6]
В цикле Кальвина
В Цикл Кальвина это фиксация углерода путь; это часть фотосинтеза, который превращает углекислый газ и другие соединения в глюкозу. Это и глюконеогенез поделитесь серией из четырех обратимых реакций. В обоих направлениях 3-фосфоглицерат (3-PGA или 3-PG) восстанавливается до фруктозо-1,6-бисфосфата с альдолазой, катализирующей последнюю реакцию. Пятая реакция, катализируемая обоими путями фруктозо-1,6-бисфосфатаза, гидролизует фруктозо-1-6-бисфосфат до фруктозо-6-фосфата и неорганического фосфата. Большое снижение свободная энергия делает эту реакцию необратимой. В цикле Кальвина альдолаза также катализирует производство седогептулоза 1,7-бисфосфат из DHAP и эритрозо-4-фосфат. Основными продуктами цикла Кальвина являются триозофосфат (TP), который представляет собой смесь DHAP и G3P, и фруктозо-6-фосфат. Оба также необходимы для регенерации RuBP. Альдолаза, используемая растениями и водорослями в цикле Кальвина, обычно представляет собой нацеленный на пластиды белок, кодируемый ядерным геном.
Реакции
Альдолаза катализирует
- фруктозо-1,6-бисфосфат ⇌ DHAP + G3P
а также
- седогептулоза 1,7-бисфосфат ⇌ DHAP + эритрозо-4-фосфат
- фруктозо-1-фосфат ⇌ DHAP + глицеральдегид
Альдолаза используется в обратимом стволе глюконеогенеза / гликолиза.
- 2(PEP + НАДН + Н+ + АТФ + H2O) ⇌ фруктозо-1,6-бисфосфат + 2 (НАД+ + ADP + Pя)
Альдолаза также используется в части цикла Кальвина, общей с глюконеогенезом, с необратимым гидролизом фосфата в конце, катализируемым фруктозо-1,6-бисфосфатаза
- 2(3-PG + НАДФН + Н+ + АТФ + H2O) ⇌ фруктозо-1,6-бисфосфат + 2 (НАДФ+ + ADP + Pя)
- фруктозо-1,6-бисфосфат + H2O → фруктозо-6-фосфат + Pя
В глюконеогенезе 3-PG продуцируется энолаза и фосфоглицератмутаза действуя в сериале
- PEP + H2О ⇌ 2-PG ⇌ 3-PG
В цикле Кальвина 3-PG производится Рубиско
- RuBP + CO2 + H2О → 2 (3-ПГ)
G3P производится фосфоглицераткиназа действуя последовательно с глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа (GAPDH) в глюконеогенезе и в серии с глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа (НАДФ +) (фосфорилирование) в цикле Кальвина
- 3-PG + ATP ⇌ 1,3-бисфосфоглицерат + ADP
- 1,3-бисфосфоглицерат + НАД (Ф) Н + Н+ ⇌ G3P + Pя + НАД (P)+
Триозофосфат изомераза поддерживает DHAP и G3P в почти равновесии, образуя смесь, называемую триозофосфатом (TP).
- G3P ⇌ DHAP
Таким образом, и DHAP, и G3P доступны для альдолазы.
Свойства лунного света
Альдолаза также участвует во многих «подрабатывающих» или некаталитических функциях, основываясь на ее сродстве связывания с множеством других белков, включая F-актин, α-тубулин, легкая цепь динеин, WASP, Группа 3 анионообменник, фосфолипаза D (PLD2 ), переносчик глюкозы GLUT4, трифосфат инозита, V-АТФаза и ARNO (a фактор обмена гуаниновых нуклеотидов из ARF6 ). Считается, что эти ассоциации преимущественно участвуют в клеточной структуре, однако их участие в эндоцитозе, паразитарной инвазии, перестройке цитоскелета, подвижности клеток, переносе и рециклинге мембранных белков, трансдукции сигналов и компартментализации тканей было исследовано.[7][8][9]
использованная литература
- ^ Згибы С. М., Томсон Г. Дж., Камар С., Берри А. (2000). «Изучение связывания субстрата и дискриминации фруктозо-1,6-бисфосфатных и тагатозо-1,6-бисфосфатных альдолаз». Евро. J. Biochem. 267 (6): 1858–68. Дои:10.1046 / j.1432-1327.2000.01191.x. PMID 10712619.
- ^ Патрон Нью-Джерси, Роджерс МБ, Килинг П.Дж. (2004). «Замена гена фруктозо-1,6-бисфосфатальдолазы подтверждает гипотезу о единственном фотосинтетическом предке хромальвеолатов». Эукариотическая клетка. 3 (5): 1169–75. Дои:10.1128 / EC.3.5.1169-1175.2004. ЧВК 522617. PMID 15470245.
- ^ Зиберс Б., Бринкманн Х., Дёрр С., Тьяден Б., Лили Х., ван дер Ост Дж., Верхес СН (2001). "Фруктозо-1,6-бисфосфат альдолазы архей составляют новое семейство альдолаз класса I архей". J. Biol. Chem. 276 (31): 28710–8. Дои:10.1074 / jbc.M103447200. PMID 11387336.
- ^ Вальтер ЕС, Дичганс М., Маричич С.М., Ромито Р.Р., Ян Ф., Дзеннис С., Заксон С., Хоукс Р., Херруп К. (1998). «Геномные последовательности альдолазы C (Zebrin II) направляют экспрессию lacZ исключительно в ненейрональных клетках трансгенных мышей». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 95 (5): 2615–20. Дои:10.1073 / пнас.95.5.2615. ЧВК 19434. PMID 9482935.
- ^ Гофер А, Вайсман Н, Мандель Х, Лапидот А (1990). «Определение метаболических путей фруктозы у здоровых детей и детей с непереносимостью фруктозы: исследование C-13 ЯМР с использованием C-13 фруктозы». Proc. Natl. Акад. Sci. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 87 (14): 5449–53. Дои:10.1073 / pnas.87.14.5449. ЧВК 54342. PMID 2371280.
- ^ Эстельманн С., Хюглер М., Айзенрайх В., Вернер К., Берг И.А., Рамос-Вера В.Х., Сай Р.Ф., Кокелькорн Д., Гад'он Н., Фукс Г. (2011). "Маркировка и ферментные исследования центрального углеродного обмена в Metallosphaera sedula". J. Bacteriol. 193 (5): 1191–200. Дои:10.1128 / JB.01155-10. ЧВК 3067578. PMID 21169486.
- ^ Рангараджан Э.С., Парк Х, Фортин Э, Сыгуш Дж., Изард Т. (2010). «Механизм контроля алолазы функции сортировки нексина 9 при эндоцитозе». J. Biol. Chem. 285 (16): 11983–90. Дои:10.1074 / jbc.M109.092049. ЧВК 2852936. PMID 20129922.
- ^ Ан А.Х., Дзеннис С., Хоукс Р., Херруп К. (1994). «Клонирование зебрина II показывает его идентичность с альдолазой C». Развитие. 120 (8): 2081–90. PMID 7925012.
- ^ Меркулова М, Уртадо-Лоренцо А., Хосокава Х, Чжуанг З., Браун Д., Аусиелло Д.А., Маршанский В. (2011). «Альдолаза напрямую взаимодействует с ARNO и модулирует морфологию клеток и распределение кислотных пузырьков». Am J Physiol Cell Physiol. 300 (6): C1442-55. Дои:10.1152 / ajpcell.00076.2010. ЧВК 3118619. PMID 21307348.
дальнейшее чтение
- Берри А., Маршалл К.Э. (февраль 1993 г.). «Идентификация цинк-связывающих лигандов в фруктозо-1,6-бисфосфат альдолазе класса II Escherichia coli». FEBS Lett. 318 (1): 11–6. Дои:10.1016 / 0014-5793 (93) 81317-С. PMID 8436219. S2CID 7682431.
- Freemont PS, Dunbar B, Fothergill-Gilmore LA (февраль 1988 г.). «Полная аминокислотная последовательность фруктозо-бисфосфатальдолазы скелетных мышц человека». Biochem. J. 249 (3): 779–88. Дои:10.1042 / bj2490779. ЧВК 1148774. PMID 3355497.
- Галкин А., Ли З., Ли Л., Кулакова Л., Пал Л. Р., Данауэй-Мариано Д., Герцберг О. (2009). «Структурные сведения о связывании субстрата и стереоселективности лямблий фруктозо-1,6-бисфосфатальдолазы». Биохимия. 48 (14): 3186–96. Дои:10.1021 / bi9001166. ЧВК 2666783. PMID 19236002.
- Марш Дж. Дж., Леберц Х. Г. (март 1992 г.). «Фруктозо-бисфосфатальдолазы: история эволюции». Trends Biochem. Наука. 17 (3): 110–3. Дои:10.1016/0968-0004(92)90247-7. PMID 1412694.
- Perham RN (апрель 1990 г.). «Фруктозо-1,6-бисфосфатальдолазы: та же реакция, разные ферменты». Biochem. Soc. Транс. 18 (2): 185–7. Дои:10.1042 / bst0180185. PMID 2199259.
внешние ссылки
СМИ, связанные с Фруктозо-бисфосфатальдолаза в Wikimedia Commons- Лаборатория Толана в Бостонском университете
СМИ, связанные с АТФ ADP АТФ ADP + + 2 ×  2 ×  2 × 3-фосфоглицерат 2 ×  2 × 2-фосфоглицерат 2 ×  2 × Фосфоенолпируват 2 ×  ADP АТФ 2 × Пируват 2 ×  |
