ALAD

Izvor: testwiki
Idi na navigaciju Idi na pretragu

Šablon:Razlikovati, selo u Iranu Šablon:Infokutija gen Šablon:Infokutija enzim Šablon:Infokutija protein Šablon:Infokutija protein Delta-aminolevulinska kisela dehidrataza (porfobilinogen-sintaza ili ALA dehidrataza ili aminolevulinat-dehidrataza) jest enzim (EC 4.2.1.24) koji je kod ljudi kodiran genom ALAD.[1][2] Porfobilinogen-sintaza (ili ALA-dehidrataza ili aminolevulinat-dehidrataza) sintetizira porfobilinogen asimetričnom kondenzacijom dvije molekule aminolevulinske kiseline. Svi prirodni tetrapiroli, uključujući hemove, hlorofile i vitamin B12, dijele porfobilinogen kao zajednički prekursor. Porfobilinogen-sintaza je prototip morfeina.[3]

Aminokiselinska sekvenca

Dužina polipeptidnog lanca je 330 aminokiselina, а molekulska težina 36.295 Da.[4]

1020304050
MQPQSVLHSGYFHPLLRAWQTATTTLNASNLIYPIFVTDVPDDIQPITSL
PGVARYGVKRLEEMLRPLVEEGLRCVLIFGVPSRVPKDERGSAADSEESP
AIEAIHLLRKTFPNLLVACDVCLCPYTSHGHCGLLSENGAFRAEESRQRL
AEVALAYAKAGCQVVAPSDMMDGRVEAIKEALMAHGLGNRVSVMSYSAKF
ASCFYGPFRDAAKSSPAFGDRRCYQLPPGARGLALRAVDRDVREGADMLM
VKPGMPYLDIVREVKDKHPDLPLAVYHVSGEFAMLWHGAQAGAFDLKAAV
LEAMTAFRRAGADIIITYYTPQLLQWLKEE

Šablon:Refbegin

C: Cistein
D: Asparaginska kiselina
E: Glutaminska kiselina
F: Fenilalanin
G: Glicin
H: Histidin
I: Izoleucin
K: Lizin
L: Leucin
M: Metionin
N: Asparagin
P: Prolin
Q: Glutamin
R: Arginin
S: Serin
T: Treonin
V: Valin
W: Triptofan
Y: Tirozin

Šablon:Refend

Funkcija

Ovaj enzim katalizira sljedeću reakciju, drugi korak biosinteze porfirina:

2 δ-aminolevulinska kiselina⇌ porfobilinogen + 2 H2O

Zbog toga katalizira kondenzaciju 2 molekule delta-aminolevulinata, kako bi nastao porfobilinogen (prekursor hema, citohroma i drugih hemoproteina). Ova reakcija je prvi uobičajeni korak u biosintezi svih bioloških tetrapirola. Za enzimsku aktivnost neophodan je cink

Struktura

Strukturna osnova za alosternu refulaciju porfobilinogen-sintaze (PBGS) je modulacija kvaternarne strukturne ravnoteže između oktamera i heksamera (putem dimera), koja je shematski predstavljena kao 6mer* ↔ 2mer* ↔ 2mer ↔ 8mer . * Predstavlja preorijentaciju između dva domena svake podjedinice koja se javlja u disociranom stanju. jer je sternost onemogućena u većim multimerima.[3]

Ravnoteža kvartarnarne strukture PBGS–a uključuje neaktivni heksamer (PDB id 1PV8) koji nema interakcije podjedinica neophodne za uređeni poklopac aktivnog mjesta. Disocijacija na proheksamerni dimer može biti praćena konformacijskom promjenom koja preorijentira dva domena αβ-bačve, kako bi formirale prooktamerni dimer. Asocijacija prooktamernog dimera na oktamer (PDB id 1E51) uključuje formiranje sučelja podjedinica koji podržavaju redoslijed u poklopcu aktivnog mjesta.
Ravnoteža kvartarnarne strukture PBGS–a uključuje neaktivni heksamer (PDB id 1PV8) koji nema interakcije podjedinica neophodne za uređeni poklopac aktivnog mjesta. Disocijacija na proheksamerni dimer može biti praćena konformacijskom promjenom koja preorijentira dva domena αβ-bačve, kako bi formirale prooktamerni dimer. Asocijacija prooktamernog dimera na oktamer (PDB id 1E51) uključuje formiranje sučelja podjedinica koji podržavaju redoslijed u poklopcu aktivnog mjesta.

PBGS je kodiran jednim genom i svaki PBGS multimer je sastavljen od više kopija istog proteina. Svaka PBGS podjedinica se sastoji od ~ 300 ostataka αβ-bačvastog domena, u kojem se nalazi aktivno mjesto enzima u njenom središtu i domene N-terminalnog kraka od > 25 ostataka. Alosterna regulacija PBGS-a može se opisati u smislu orijentacije domena αβ-bačve u odnosu na domen N-terminalnog kraka.

Svaki krak N-terminal ima do dvije interakcije s drugim podjedinicama u PBGS multimeru. Jedna od ovih interakcija pomaže u stabilizaciji "zatvorenog" konformacijskog poklopca aktivnog mjesta. Druga interakcija ograničava pristup rastvaraču s drugog kraja αβ-cijevi.

U neaktivnom multimernom stanju, domen kraka N-terminala nije uključen u interakciju koja stabilizuje poklopac, a u kristalnoj strukturi neaktivnog sklopa, poklopac aktivnog mjesta je poremećen.

Alosterni regulatori

Kao gotovo univerzalni enzim sa visoko konzerviranim aktivnim mjestom, PBGS ne bi bio primarna meta za razvoj antimikrobnih sredstava i/ili herbicida. Naprotiv, alosterna mjesta mogu biti mnogo više filogenetski promjenjiva od aktivnih mjesta, pa imaju više mogućnosti za razvoj lijekova.[3]

Filogenetičke varijacije u alosteriji PBGS dovode do uokvirivanja rasprave o alosternoj regulaciji PBGS u smislu unutrašnjih i vanjskih faktora.

Unutrašnji alosterni regulatori

Magnezij

Alosterni magnezijev ion leži na visoko hidratiziranom sučelju dva prooktamerna dimera. Čini se da se lahko odvaja, a pokazalo se da se heksameri akumuliraju pri uklanjanju magnezija in vitro.[5]

pH

Iako nije uobičajeno smatrati hidronijev ion kao alosterički regulator, u slučaju PBGS -a, pokazalo se da protonacija bočnog lanca na drugim mjestima osim na aktivnom mjestu utječe na ravnotežu kvartarne strukture, a time i na brzinu i njegova katalizirana reakcija.

Vanjski alosterni regulatori

Stabilizacija heksamera malih molekula

Pregledom PBGS 6mer* otkriva se površinska šupljina koja nije prisutna u oktameru. Predloženo je da se vezivanje malih molekula za ovu filogenetski promjenjivu šupljinu stabilizira heksamer* ciljanog PBGS -a i posljedično inhibira aktivnost.

Takvi alosterni regulatori poznati su kao morflokovi jer zaključavaju PBGS u određenom morfeinskom obliku (6mer*).[6]

Trovanje olovom

Olovo inhibira enzimsku aktivnost ALAD -a, počevši od razina olova u krvi za koje se nekad smatralo da su sigurne (<10 μg/dL) i nastavlja negativno korelirati u rasponu od 5 do 95 μg/dL.[7] Inhibicija ALAD -a olovom dovodi do anemija, prvenstveno jer inhibira sintezu hema i skraćuje životni vijek cirkulirajućih crvenih krvnih zrnaca, ali i stimulirajući pretjeranu proizvodnju hormona eritropoetina , što dovodi do neadekvatnog sazrijevanja crvenih krvnih ćelija od njihovih prekursora. Defekt u strukturnom genu ALAD-a može uzrokovati povećanu osjetljivost na trovanje olovom i akutnu jetrenu porfiriju. Identificirane su alternativno prerađene varijante transkripta, koje kodiraju različite izoforme.[8]

Nedostatak

Nedostatak porfobilinogen-sintaze obično se stiče (a ne nasljeđuje) i može biti uzrokovan trovanjem teškim metalima, posebno trovanjem olovom, jer je enzim vrlo osjetljiv na inhibiciju teških metala.[9]

Nasljedna insuficijencija porfobilinogen-sintaze naziva se porfibilinogen-sintazna (ili ALA dehidratazna) poprhirija). Izuzetno je rijedak uzrok porfirije,[10] sa manje od 10 prijavljenih slučajeva.[11] All disease associated protein variants favor hexamer formation relative to the wild type human enzyme.[10]

Sinteza hema—: neke reakcije odvijaju se u citoplazmi, a neke u mitohondrijama (žuto)

PBGS kao prototip morfeina

Morfeinski model alosterije koji je ilustrirao PBG omogućva dodatni sloj razumijevanja potencijalnih mehanizama za regulaciju funkcije proteina i nadopunjuje povećani fokus koji naučna zajednica o proteinima stavlja na dinamiku strukture proteina.[3]

Ovaj model ilustrira kako se dinamika pojava, kao što su naizmjenične konformacije proteina, alternativna oligomerna stanja i prolazna interakcija protein-protein, može iskoristiti za alosternu regulaciju katalitske aktivnosti.

Reference

Šablon:Reflist

Dopunska literatura

Šablon:Refbegin

Šablon:Refend

Vanjski linkovi

Šablon:PDB Gallery Šablon:Porpfrinska biosinteza enzima Šablon:Lijaze ugljik-kisik Šablon:Enzimi Šablon:Portal

  1. ↑ Šablon:Cite journal
  2. ↑ Šablon:Cite journal
  3. ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 Šablon:Cite journal
  4. ↑ Šablon:Cite web
  5. ↑ Šablon:Cite journal
  6. ↑ Šablon:Cite journal
  7. ↑ Šablon:Cite book
  8. ↑ Šablon:Cite web
  9. ↑ ALA dehydratase reaction, from NetBiochem at the University of Utah. Last modified 1/5/95
  10. ↑ 10,0 10,1 Šablon:Cite journal
  11. ↑ Overview of the Porphyrias Šablon:Webarchive at The Porphyrias Consortium (a part of NIH Rare Diseases Clinical Research Network (RDCRN)) Retrieved June 2011
Preuzeto iz "https://bs.wiki.beta.math.wmflabs.org/w/index.php?title=ALAD&oldid=1107"