Acil-CoA sintetaza dugolančane masne kiseline
Šablon:Infokutija enzim Šablon:Infokutija protein Acil-CoA sintetaza dugolančane masne kiseline ili dugolančana acil-CoA sintetaza masne kiseline (Šablon:EC broj), poznata i kao sintetaza) je enzim iz porodice ligaza koji aktivira razlaganje kompleksnih masnih kiselina.
Pominje se i pod nazivima acil-KoA sintetaza, masno kiselinska tiokinaza (dugi lanac), acil-aktivirajući enzim, palmitoil-KoA sintaza, lignoceroil-KoA sintaza, arahidonil-KoA sintetaza, acil koenzim A sintetaza, acil-KoA ligaza, palmitoil koenzim A sintetaza, tiokinaza, palmitoil-KoA ligaza, acil-koenzim A ligaza, masno kiselinska KoA ligaza, dugolančani masni acil koenzim A sintetaza, oleoil-KoA sintetaza, stearoil-KoA sintetaza, dugolančana masna acil-KoA sintetaza, dugolančana acil KoA sintetaza, masno kiselinska elongaza, LCFA sintetaza, pristanoil-KoA sintetaza, ACS3, dugolančana acil-KoA sintetaza I, dugolančana acil-KoA sintetaza II, masna acil-koenzim A sintetaza, dugolančana acil-koenzim A sintetaza, FAA1) je enzim sa sistematskim imenom dugolančana masna kiselina: KoA ligaza (formira AMP).[1][2][3][4]
Ovaj enzim katalizira slijedeću hemijsku reakciju:
- + + + + i
Dugolančana masna acil-KoA sintetaza prisutna je u svim organizmima, od bakterija do čovjeka. Katalizira reakciju pretkoraka za β-oksidaciju masnih kiselina ili se može ugraditi u fosfolipide.
Funkcija
Dugolančana acil-CoA sintetaza masne kiseline (LC-FACS) ima ulogu u fiziološkoj regulaciji raznih ćelijskih funkcija, preko proizvodnje acil-CoA estera dugih masnih lanaca koji su pogođeni transportom proteina, aktiviranje enzima, acilacije proteina, ćelijske siglalizacije i regulacije transkripcije. Formiranje masnog acil-CoA katalizira se u dva koraka:
- (1) nastaje stabilni međuproizvod molekule masnog acil-AMP, a zatim se
- (2) formira proizvod — molekula acil-CoA masne kiseline.[5]
CoA-acil sintetaza masnih kiselina katalizira aktivaciju CoA dugih lanaca masne kiseline, koristeći energiju pretvaranja 1 adenozin-trifosfata (ATP) u adenozin-monofosfat (AMP) i pirofosfata. Ovaj korak koristi dva "ATP ekvivalenata" jer pirofosfat razlaže se u dvije molekule neorganskog fosfata, cijepajući visoko-energetske fosfatne veze.
Mehanizam i aktivno mjesto
Način djelovanja dugolančane acil-CoA sintetaza masne kiseline je tzv. “bi- uni- uni- bi- ping-pong” mehanizam. Uni- i bi- prefiksi odnose se na broj supstrata koji ulaze u enzimsku reakciju i broj proizvoda koji napuštaju enzim; bi- opisuje situaciju u kojoj enzim djeluje na dva supstrata istovremeno. Ping-pong označava pojavu da se proizvod otpušta prije nego što se drugi enzim može vezati na supstrat.
U prvom koraku, adenozin-trifosfat (ATP) i dugi lanac masnih kiselina ulaze u aktivno mjesto enzima. U aktivnom mjestu negativno nabijeni kisik na masnoj kiselini napada alfa fosfat na ATP, formirajući međuproizvod - kompleks zvani ATP-dugolančana masna kiselina. U drugom koraku, odlazi pirofosfat (PPI), što rezultira nastankom molekule AMP-dugolančana masna kiselina u aktivnom mjestu enzima. Koenzim A tada ulazi u enzim i formira se drugi međuproizvod, koji se sastoji od kompleksa AMP-dugolančana masnakiselina-Koenzim A. Na kraju ostvarenja ovog mehanizma, nastaju dva proizvoda: AMP i acil-CoA sintetaza.
Acil-CoA formira se od dugolančanih masnih kiselina putem supstitucije acil grupe. U reakciji koja zavisi od ATP, karboksilat masne kiseline pretvara se u tioester. Krajnji proizvod ove reakcije su acil-CoA, pirofosfat (PPi) i AMP.
Struktura
U strukturi ove sintetaze postoji nekoliko visoko konzerviranih prostora, sa 20-30% sekvenci aminokiselina koje su slične između pripadnika ove superfamilije. Enzimi ove porodice sadrže veliki domen N- i mali C-kraja, sa katalitsskim mjestom između njih. Podloga za vezanje može uticati na relativne pozicije domena C- i N-kraja, a pretpostavlja se da je domen C-kraja LC-SKFA u otvorenoj konformaciji kada je supstrat odsutan i u zatvorenoj kada je podloga vezana. Dostupnost aktivnog mjesta za rastvarač je smanjena kada domeni C- i N-kraja prilaze jednan drugom.[6]
Nejasan je međuodnos struktura-funkcija između LC-FACS i formiranja i procesuiranja međuproduknog acil-AMP. Zamijenjeni dimerni domen formira LC-SKFA, u monomernoj interakciji sa domenom N-kraja.[7] Velika elektrostatska pozitivna konkavnost nalazi se na stražnjoj strani strukture u centralnoj udubini homodimera. U dimernoj reakciji, Asp15 formira međumolekulski most soli sa Arg176. Intermolekulska vodikova veza formira se između glavnog lanca karbonilne grupe of Glu16 i bočnog lanca Arg199. Na sučeljavanju, Glu175 formira međumolekulski most soli sa Arg199.[6][8][9][10] L motiv, šesto-aminokiselinski peptidni linker veže veliki domen N-kraja i domen C-kraja svakog LC-FACS monomera. Domen N-kraja sastoji se od dva poddomena: iskrivljeni antiparalelni β-barel i dvije β-ploče okružene alfa-heliksima formirajući sendvič αβαβα. Mali loptasti domen C-kraja sastoji se od dvostrukog β-lista i trostrukog antiparalelnog β-lista okruženog sa tri α-heliksa.