D-oktopin dehidrogenaza - D-octopine dehydrogenase

D-oktopin dehidrogenaza
Identifikatorlar
EC raqami1.5.1.11
CAS raqami37256-27-2
Ma'lumotlar bazalari
IntEnzIntEnz ko'rinishi
BRENDABRENDA kirish
ExPASyNiceZyme ko'rinishi
KEGGKEGG-ga kirish
MetaCycmetabolik yo'l
PRIAMprofil
PDB tuzilmalarRCSB PDB PDBe PDBsum
Gen ontologiyasiAmiGO / QuickGO

Octopin dehidrogenaza (N2- (D-1-karboksietil) -L-arginin: NAD + oksidoreduktaza, OcDH, ODH) a dehidrogenaza anaerob sharoitida oksidlanish-qaytarilish muvozanatini saqlashga yordam beradigan opin dehidrogenaza oilasidagi ferment. U asosan suvdagi umurtqasiz hayvonlarda, ayniqsa mollyuskalar, sipunkulidlar va koelenteratlarda uchraydi,[1] va laktat dehidrogenazga o'xshash rol o'ynaydi (asosan umurtqali hayvonlarda uchraydi)[2]. Huzurida NADH, OcDH a-keto kislotaning qaytaruvchi kondensatsiyasini an bilan katalizlaydi aminokislota N-karboksialkil-aminokislotalarni hosil qilish uchun (opinlar ).[1] Ushbu reaktsiyaning maqsadi glikolitik hosil bo'lgan reoksidlanishdir NADH NAD + ga, bu muhim ahamiyatga ega reduktant ichida ishlatilgan glikoliz va kislorod bo'lmaganda ATP ishlab chiqarishni davom ettirishga imkon beradi.[3][4]

L- arginin + piruvat + NADH + H+ D.-oktopin + NAD+ + H2O

Tuzilishi

OcDH - molekulyar og'irligi 38kD bo'lgan monomer[5] ikkita funktsional jihatdan ajralib turuvchi subbirliklardan tashkil topgan. Birinchisi, I domeni 199 ta aminokislotadan iborat va tarkibiga a Rossmann katlamasi.[6] II-domen 204 ta aminokislotadan iborat va uning N-uchi orqali Domen I ning Rossmann katlamiga ulangan.[7]

Mexanizm

Izotermik titrlash kalorimetri (ITR),[3] yadro magnit-rezonansi (NMR)[8]kristalografiya,[6][8] va klon tadqiqotlar[1][6] OcDH va uning substratlari ferment reaktsiyasi mexanizmini aniqlashga olib keldi. Birinchidan, OcDH I domenidagi Rossmann katlamasi NADHni bog'laydi.[6] NADH ning majburiyligi Rossmann katlamasi NADH ni ko'p degidrogenazalar bilan bog'lashga xos bo'lgan kichik konformatsion o'zgarishlarni keltirib chiqaradi[9] natijasida o'zaro ta'sirga olib keladi pirofosfat II domendagi Arg324 qoldig'i bilan NADH qismi. Arg324 bilan o'zaro ta'sirlashishi L-arginin bilan bog'lanish joyini hosil qiladi va stabillashtiradi[8] va domenning qisman yopilishiga olib keladi (ikki domen orasidagi masofani kamaytirish).[6] L-argininning guanidinyum bosh guruhining OcDH: NADH kompleksi (domenlar orasida joylashgan) bilan bog'lanishi, II domenning I domen tomon aylanish harakatini keltirib chiqaradi (II domendagi spiral-kink-spiral tuzilishi orqali).[8] Ushbu konformatsion o'zgarish piruvatni bog'laydigan joyni hosil qiladi. Piruvatning OcDH bilan bog'lanishi: NADH: L-arginin kompleksi piruvatning alfa-ketogrupini L-argininning alfa-amino guruhiga yaqin joyda joylashtiradi. Ushbu guruhlarning substratlarda yonma-yon joylashishi natijasida a hosil bo'ladi Shiff bazasi keyinchalik D-oktopinga kamayadi.[6] Piruvat uchastkasining gidridni Shiff bazasi orqali NADH va L-argininni OcDH bilan ketma-ket bog'lashi orqali o'tkazish uchun astarlanishi piruvatning laktatgacha kamayishini oldini oladi.[8]

Substratning o'ziga xosligi

Octopine dehidrogenaza substratning o'ziga xosligini ta'minlaydigan kamida ikkita strukturaviy xususiyatga ega. NADH bilan bog'langanda, OcDH domenlari orasidagi bo'shliq ichida faol uchastkaning har ikki tomonini qoplagan aminokislota qoldiqlari, faol maydonga kira oladigan substratlarning hajmini jismonan cheklab, "molekulyar o'lchagich" vazifasini bajaradi.[6] Ikkala domen orasidagi yoriqda manfiy zaryadlangan cho'ntak mavjud bo'lib, u L-argininning musbat zaryadlangan yon zanjirini ushlab turuvchi "elektrostatik cho'kma" ni ishlaydi.[6]

Evolyutsiya

Turli substratlar ishtirokida turli xil organizmlardan kelib chiqqan OcDH reaktsiyasi stavkalarini o'rganish hayvonlarda murakkabligi oshib boradigan substratlar uchun o'ziga xos xususiyatni oshirish tendentsiyasini namoyish etdi.[10] Substratning o'ziga xos xususiyatidagi evolyutsion modifikatsiya aminokislota substratida keskin namoyon bo'ladi. Ba'zi dengiz anemonlaridagi OcDH ning guanidino aminokislotalardan foydalanishi mumkinligi aniqlangan, ammo OcDH yanada murakkab umurtqasizlarni hosil qiladi, masalan, kotletfish, faqat L-argininni (guanidino aminokislota) ishlatishi mumkin.[10]

Adabiyotlar

  1. ^ a b v Myuller A, Yanssen F, Grizhaber MK (2007). "Pekten maximus (L) buyuk taroqdan heterologik ta'sir ko'rsatgan oktopin dehidrogenazaning taxminiy reaktsiya mexanizmi". FEBS jurnali. 274 (24): 6329–6339. doi:10.1111 / j.1742-4658.2007.06151.x. PMID  18028427.
  2. ^ Filipp EE, Wessels V, Gruber H, Strahl J, Vagner AE, Ernst IM, Rimbach G, Kraemer L, Shrayber S, Abele D, Rozenstiel P (2012). "Kislorodli sharoitda uzoq umr ko'radigan ikki qavatli Arktika orolidagi turli populyatsiyalarning gen ekspressioni va fiziologik o'zgarishlari". PLOS ONE. 7 (9): e44621. doi:10.1371 / journal.pone.0044621. PMC  3446923. PMID  23028566.
  3. ^ a b van Os N, Smits SH, Shmitt L, Grizhaber MK (2012). "Oktopin dehidrogenazani termodinamik tadqiqotlar natijasida aniqlangan skallop aduktor mushaklarida D-oktopin hosil bo'lishini boshqarish". Eksperimental biologiya jurnali. 215 (9): 1515–1522. doi:10.1242 / jeb.069344. PMID  22496288.
  4. ^ Strahl J, Dringen R, Shmidt MM, Hardenberg S, Abele D (2011). "Uzoq umr ko'rgan ikki qavatli Arktika orolining to'qimalarida kislorod etishmovchiligiga metabolik va fiziologik ta'sirlar". Qiyosiy biokimyo va fiziologiya A. 158 (4): 513–519. doi:10.1016 / j.cbpa.2010.12.015. PMID  21184842.
  5. ^ Schrimsher JL, Teylor KB (1984). "Pecten maximus dan oktopin dehidrogenaza: barqaror holat mexanizmi". Biokimyo. 23 (7): 1348–53. doi:10.1021 / bi00302a002. PMID  6722094.
  6. ^ a b v d e f g h Smits SH, Myuller A, Shmitt L, Grizhaber MK (2008). "Pekten maximusdan Oktopin Dehidrogenazadagi substratni selektivligi va stereoelektivligi uchun strukturaviy asos". Molekulyar biologiya jurnali. 381 (1): 200–211. doi:10.1016 / j.jmb.2008.06.003. PMID  18599075.
  7. ^ Bashton M, Chothia C (2002). "Oqsillarda domen kombinatsiyasi geometriyasi". Molekulyar biologiya jurnali. 315 (4): 927–939. doi:10.1006 / jmbi.2001.5288. PMID  11812158.
  8. ^ a b v d e Smits SH, Meyer T, Myuller A, van Os N, Stoldt M, Willbold D, Shmitt L, Grizhaber MK (2010). "Pecten maximus dan Oktopin Dehidrogenaza bilan ligandning bog'lanish mexanizmi to'g'risida tushunchalar NMR va kristallografiya". PLOS ONE. 5 (8): e12312. doi:10.1371 / journal.pone.0012312. PMC  2924402. PMID  20808820.
  9. ^ Rossmann MG, Moras D, Olsen KW (1974). "Nukleotidlarni bog'laydigan oqsilning kimyoviy va biologik evolyutsiyasi". Tabiat. 250 (5463): 194–199. doi:10.1038 / 250194a0. PMID  4368490.
  10. ^ a b Storey KB, Storey PR (1982). "Dengiz umurtqasizlaridagi oktopin dehidrogenazalarning substrat xususiyatlari". Qiyosiy biokimyo va fiziologiya. 73B (3): 521–528.