Войти
| Борнилдифосфатсинтаза (BPPS) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Мультфильм изображение кристаллической структуры 1N1B, окрашенное мономером. | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер EC | 5.5.1.8 | ||||||||
| Номер CAS | 72668-91-8 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | IntEnz view | ||||||||
| BRENDA | BRENDA entry | ||||||||
| ExPASy | NiceZyme view | ||||||||
| KEGG | KEGG entry | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| PRIAM | профиль | ||||||||
| PDB структуры | RCSB PDB PDBe PDB sum | ||||||||
| Онтология гена | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
В энзимология, борнилдифосфатсинтаза (BPPS) (EC 5.5.1.8 ) - это фермент, который катализирует химическую реакцию
(+) - борнилдифосфатБорнилдифосфатсинтаза участвует в биосинтезе циклического монотерпеноида борнилдифосфата. Как видно из приведенной выше реакции, BPPS использует геранилдифосфат в качестве своего единственного субстрата и изомеризуется в продукт,. Эта реакция происходит от общего класса ферментов, называемых терпен-синтазами, которые циклизуют универсальный предшественник, геранилдифосфат, с образованием различных моноциклических и бициклических монотерпенов. Биохимическое превращение геранилдифосфата в циклические продукты происходит у множества ароматических растений, включая как покрытосеменные, так и голосеменные, и используется для различных целей, описанных в разделах ниже. Терпен-синтазы, такие как BPPS, являются основными ферментами в образовании низкомолекулярных метаболитов терпена. Организация терпен-синтаз, их характерная способность образовывать множественные продукты и регуляция в ответ на биотические и абиотические факторы способствуют образованию разнообразной группы метаболитов терпена. Структурное разнообразие и сложность терпенов создают огромный потенциал для взаимодействия растений и окружающей среды.
систематическое название этого класса ферментов - (+) - борнилдифосфатлиаза ( дециклизирующий) . Другие широко используемые названия включают борнилпирофосфатсинтаза, борнилпирофосфатсинтетаза, (+) - борнилпирофосфатциклаза и геранилдифосфатциклаза (неоднозначно) . Этот фермент участвует в биосинтезе монотерпеноидов и принадлежит к семейству изомераз, в частности к классу внутримолекулярных лиаз.
Как видно из приведенного выше механизма, борнилдифосфатсинтаза катализирует каскад циклизации GPP в (+) - борнилдифосфат. После первоначального отхода дифосфата, активируемого металлами, от GPP, молекула изомеризуется в линалилдифосфат (LPP), который затем обеспечивает вращение вокруг углерод-углеродной связи и последующее повторное присоединение группы PPi. Затем пирофосфат стабилизирует циклизацию в терпинильный катион, а еще одна конечная циклизация дает 2-борнил-катион. Затем этот катион нейтрализуется стереоспецифическим образованием связи C – O с окончательным повторным присоединением пирофосфата с образованием конечного продукта, BPP. Тщательное рассмотрение структуры BPPS показывает, что активный центр, более подробно описанный ниже, определяет положения и конформации изопреноидной функциональности субстрата, в то время как положение дифосфата остается по существу закрепленным в одном месте и конформации. В целом пирофосфат играет важную роль в стабилизации карбокатионов, образующихся в процессе циклизации в активном центре фермента. Эти взаимодействия и стратегическое расположение пирофосфата, как полагают, приводят к его эндоспецифическому повторному захвату на последней стадии борнил-катионом.
Сегмент, богатый аспартатом, помогает стабилизировать ион магния, который активирует выход пирофосфата. Только D351 и D355 напрямую взаимодействуют с магнием, но для удобства показан весь богатый аспартатом домен. Цифры представляют собой координационное расстояние в ангстремах. Борнилдифосфатсинтаза представляет собой гомодимерную изомеразу, каждый из двух мономеров которой содержит два α-спиральных домена. В случае BPPS C-концевой домен непосредственно катализирует циклизацию геранилдифосфата, как видно из вышеуказанного механизма реакции, в то время как N-концевой домен действует как каркас к активному сайту C-концевого участка во время реакции. N-концевой домен образует α-бочки, подобные таковым у других терпенциклаз, таких как и фарнезилтрансфераза. В лигандных комплексах, таких как GPP, борнилдифосфатсинтаза стабилизирует комплекс за счет множественных взаимодействий водородных связей, особенно с мотивами, богатыми аспартатом. Кроме того, аргинины на N-конце могут играть стабилизирующую роль на начальной стадии изомеризации каскада реакций, обсуждаемого в разделе выше. С другой стороны, С-концевой домен содержит 12 α-спиралей, которые определяют гидрофобный активный сайт, в котором происходит циклизация. Критические аминокислотные сегменты, обнаруженные в С-концевом домене, также позволяют связываться необходимым ионам металла магния и обеспечивать высвобождение первого пирофосфата. В частности, это достигается за счет богатого аспартатом домена D DIY D, начинающегося с D351, где жирным шрифтом обозначены остатки, непосредственно взаимодействующие с ионом магния, которые показаны на соседнем изображении.
По состоянию на конец 2007 г. для этого класса ферментов было решено 7 структур с кодами доступа PDB 1N1B, 1N1Z., 1N20, 1N21, 1N22, 1N23 и 1N24.
Многие свойства растений происходят почти исключительно от монотерпена природных продуктов: растения вырабатывают эти соединения для молекулярных функций в регуляции, коммуникации и защите. Например, терпены часто имеют сильный запах и могут защищать растения, производящие их, от травоядных, отпугивая их и привлекая хищников указанных травоядных. Монотерпены, охарактеризованные на сегодняшний день, обнаруживают широкий спектр структурных и функциональных вариаций, происходящих от различных моноциклических или бициклических скелетов. Несмотря на это структурное и стереохимическое разнообразие, все монотерпены происходят из одного и того же субстрата, геранилдифосфата (GPP). Циклизация этого предшественника C10-изопреноида через последовательные промежуточные соединения карбокатиона, как видно из вышеприведенных разделов, катализируется металл-зависимыми ферментами: в этом случае BPPS циклизует GPP в борнилдифосфат. Однако множество продуктов, получаемых только из одного субстрата, помогает сделать вывод, что это разнообразие является следствием эволюции вариаций фермента. Каждый фермент содержит активный сайт, который является промежуточным звеном шаперонов через различные пути циклизации и, таким образом, образует мириады монотерпеноидов.
Исторически ароматические растения использовались для создания приятных ароматов, в кулинарии, и терапевтический потенциал. Поскольку борнилдифосфатсинтаза играет решающую роль в образовании ароматических монотерпеноидов в растениях, этот фермент имеет ключевое промышленное значение. В частности, хотя большинство исследований сосредоточено на BPPS из Salvia officinalis, в последнее время проявился интерес к изучению LaBPPS, борнилдифосфатсинтазы из лаванды. Этот интерес возникает из-за того, что эфирные масла лаванды (ЭО) более высокого качества, производимые несколькими вариантами Lavandula angustifolia, пользуются большим спросом в парфюмерной промышленности. По сравнению с BPPS шалфея лекарственного, LaBPPS показал несколько различий в аминокислотной последовательности и продуктах, которые он катализирует: в деталях, промежуточные соединения карбокатион более стабильны в LaBPPS, чем в обычном BPPS, что приводит к другой эффективности. конвертации ГПЗ в БПП. Учитывая новизну открытия LaBPP, дальнейшие исследования в этой области, скорее всего, будут иметь большое значение для парфюмерной и парфюмерной промышленности.
