Войти
| Эноил-КоА-изомераза | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Тример 3,2-транс-еноил-КоА-изомеразы, человек | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер ЕС | 5.3.3.8 | ||||||||
| Номер CAS | 62213-29-0 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Просмотр IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Запись BRENDA | ||||||||
| ExPASy | Просмотр NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Запись KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| PRIAM | профиль | ||||||||
| PDB структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Онтология генов | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
Эноил-КоА- (∆) изомераза, также известная как додеценоил-КоА- (∆) изомераза, 3,2-транс-еноил-КоА-изомераза, ∆3 (цис), ∆2 (транс) -еноил-КоА-изомераза или ацетилен-аллен-изомераза, представляет собой фермент, который катализирует преобразование цис- или транс - двойных связей кофермента A (CoA), связанного жирными кислотами при гамма- углерод (позиция 3) в транс двойные связи у бета- углерода (положение 2), как показано ниже:
Этот фермент играет важную роль в метаболизме ненасыщенные жирные кислоты в бета-окислении.
Рис. 1: Механизм реакции эноил-КоА-изомеразы Эноил-КоА изомераза участвует в бета-окислении, один из наиболее часто используемых путей в деградации жирных кислот, ненасыщенных жирных кислот с двойными связями в положениях углерода с нечетным номером. Это достигается путем смещения положения двойных связей в промежуточных соединениях ацил-КоА и превращения 3-цис- или транс-еноил-КоА в 2-транс-еноил-КоА. Поскольку на ключевом этапе разложения жирных кислот с двойными связями в положениях с четным номером углерода также образуется 3-транс-еноил-КоА в у млекопитающих и дрожжей, еноил-КоА изомераза также технически необходима для их метаболизма. Механизм реакции подробно показан на фиг.1, а основание, которое инициирует изомеризацию, и группы NH, которые стабилизируют промежуточное соединение, расположены на активный сайт еноил-коА изомеразы.
Поскольку он функционирует на стадии, непосредственно предшествующей фактическому бета-окислению, и образует двойную связь идущая от бета- углерода (положение 2), еноил-CoA изомераза участвует как в НАДФН -зависимой, так и в НАДФН - независимые пути бета-окисления. двойная связь служит мишенью для окисления и углеродной -to-углеродной связи разрыва, тем самым укорачивая цепь жирной кислоты.
Эноил-КоА изомеразы можно разделить на три класса:
Монофункциональные митохондриальные и пероксисомальные ферменты обнаружены в митохондриях и пероксисомах эукариот соответственно. Многофункциональные ферменты обнаружены в бактериях и в пероксисомах некоторых эукариот, но они выполняют две функции: N -концевой домен работает так же, как и другие классы еноил-КоА изомераз, а С-концевой домен работает как дегидрогеназа, в частности, для 3-гидроксиактил-КоА. Среди митохондриальной еноил-Ко-A-изомеразы есть два подразделения: короткоцепочечные и длинноцепочечные [4]. В иммуноблоттинге анализировали антитела против всей изомеразы еноил-КоА. Однако две из этих изомераз имели присоединение антитела : изомераза с короткой цепью и пероксисомальный многофункциональный фермент. Был один фермент, который не обладал специфичностью связывания с этим антителом : митохондриальная длинноцепочечная изомераза. Длинноцепочечная изомераза была обнаружена, когда она элюировалась при более низкой концентрации фосфата калия в градиенте. Таким образом, было сделано открытие трех подклассов изомеразы еноил-КоА.
Хотя все три класса ферментов имеют одинаковую функцию, между их последовательностями аминокислот существует небольшое перекрытие. Например, только 40 из 302 аминокислотных последовательностей (13%) совпадают между монофункциональными пероксисомальными и митохондриальными ферментами в люди. Фактически, у млекопитающих, пероксисомальный фермент имеет дополнительный N-концевой домен, который отсутствует в митохондриальной аналог. Кроме того, было обнаружено, что она является субъединицей пероксисомного трифункционального фермента (pTFE) и вносит вклад только в незначительные расщепления цепи жирной кислоты. В этом смысле для многих высших организмов митохондриальный фермент необходим для получения максимальной энергии из липидов и питания мышц..
Если фермент неясен, прореагируйте с производным еноил-КоА. Если фермент выделяет более одного продукта, это многофункциональный фермент. Если выделяется один продукт, то это исключительно еноил-Ко-Al-изомераза. Митохондрии (как с короткой, так и с длинной цепью) крысы печень содержат более одной еноил-Co-A-изомеразы. Чтобы еще больше подтвердить идею о том, что коротко- и длинноцепочечные изомеразы элюируются при разной концентрации фосфата калия, они не имеют сходной первичной полипептидной структуры, следовательно, они не должны быть эволюционно связаны. Пероксисомы из растения и крысы печень очень различаются по способу работы. Несмотря на сходство первичной структуры, между разными образцами есть различия. Начнем с того, что пероксисомы печени печени крысы представляют собой многофункциональный фермент, включая еноил-КоА-изомеразу, еноил-КоА гидратазу и L - (-) - 3-гидроксиацил-КоА дегидрогеназа. Три различных фермента находятся на этом объекте (многофункциональном белке), позволяя этому ферменту выполнять изомеризацию, гидратацию и дегидратацию. Активность изомеразы в отношении многофункционального фермента проявляется на аминоконцевой каталитической половине белка вместе с активностью гидратазы. дегидрогеназная активность еноил-КоА проявляется на карбоксильном конце. После дальнейшего исследования сайта связывания CoA на аминоконцевой половине многофункционального белка, субстрат CoA не переносится через водную фазу из изомеризации. фаза к месту гидратации или не имеет объемной фазы. Это устраняет необходимость в субстрате, переносящем фермент . С другой стороны, семядоли превращают длинноцепочечные 3-транс-еноил-КоА, длинноцепочечные 3-цис-еноил-КоА и короткоцепочечные 3-цис-еноил-КоА в свои Соответствующие формы 2-транс-еноил-КоА. Как упоминалось ранее, растительная еноил-КоА-изомераза исключительно образует 2-транс изомер как продукт. Он не действует на виды 4-цис-еноил-КоА или виды 2-транс-4-транс-диеноил-КоА. При сравнении продуктов растения пероксисома и многофункционального фермента печени крысы, растение не обладает активностью гидратазы. Форма растения не образовывала 2-цис-изомер (из еноил-КоА-гидратазы) или D- или L-3-гидроксипроизводное (L - (-) - 3-гидроксиацил-КоА дегидрогеназа): продукты многофункционального фермента крысы печень. Скорость оборота этих двух подразделений пероксисом очень различается. Отношение Kcat / Km в семядолях составляет 10 ^ 6 M-1s-1, что превосходит соотношение 0,07 * 10 ^ 6 M-1s-1. Из-за высокой скорости обновления пероксисомы растения содержат меньшее количество еноил-КоА-изомеразы, чем их аналоги в печени печени.
в печени крысы митохондриальный еноил КоА-изомераза и пероксисомальная еноил-КоА-изомераза, встроенные в многофункциональный фермент, имеют сходство в последовательности первичной структуры. При сравнении аминоконцевой половины E. coli против аминоконцевой половины крысиной печени, наблюдается сходство первичной и вторичной структуры ближе к середине аминоконцевого конца. Эта консервативная область должна быть важна для структуры и функции этого специфического фермента, поскольку она одинаково проявляется в обоих E. coli и крысы печень.
Все классы еноил-КоА изомераз принадлежат семейству ферментов, гидратаза / изомераза или кротоназа суперсемейство, и при исследовании с помощью рентгеновской кристаллографии проявляют общую структурную особенность этого семейства, N-концевое ядро со спиральной складкой, состоящей из четырех витков, каждый виток состоит из двух бета-листов и одной альфа-спирали.
In еноил-КоА изомеразы, два бета-листа являются частью каталитического сайта, поскольку группы NH остатков, следующие за бета-листами присоединяются к карбонилу кислороду ацил-CoA промежуточного соединения. Образование этой оксианионной дыры стабилизирует переходное состояние реакции, катализируемой ферментом.
Рисунок 2: Каталитические участки эноил-КоА-изомеразы в дрожжах Кроме того, остаток глутамата , расположенный рядом с полостями тела, заполненными молекулами воды и выстланными гидрофобными или аполярными боковые цепи также были идентифицированы как часть каталитического сайта. В своей депротонированной форме глутамат может действовать как основание и удалять протон из ацил-CoA промежуточного соединения. Полости тела помогают перестроить глутамат боковую цепь, чтобы удерживать протон, а затем доставлять его обратно к ацил-КоА на другое положение углерода.
Рисунок 3: Тримерный диск эноил-CoA-изомеразы в дрожжах NH-содержащие остатки были идентифицированы как Ala70 и Leu126, а глутамат в виде Glu158 в пероксисомальных ферментах в видах дрожжей, Saccharomyces cerevisiae. Их относительное расположение на ферменте можно сравнить на рисунке 2.
ферменты из гидратазы / изомеразы или кротоназы суперсемейство обычно представляет собой тримерные диски , димеризованные в гексамеры. Широкий диапазон специфичности их субстрата - фермента обусловлен вариациями расстояний между тримерными дисками и их ориентацией. Однако человеческая митохондриальная еноил-КоА изомераза является тримером и ориентирует хвост жирной кислоты в направление совершенно иное, чем у гексамеров . тримерный диск пероксисомальных ферментов в Saccharomyces cerevisiae показан на рисунке 3.
Эноил-КоА изомераза была впервые идентифицирована и очищена из рат печени митохондрий в 1960-х и 1970-х годах с помощью гель-фильтрации. и ионообменная хроматография. С тех пор все классы еноил-КоА изомеразы, митохондриальной, пероксисомальной и многофункциональной были идентифицированы у разных организмов, в том числе у большего количества млекопитающих, растения и одноклеточные организмы.
К 1994 г. с использованием крысы еноил-КоА изомеразы кДНК в качестве зонда для гибридизации, человека еноил-КоА изомераза кДНК может быть секвенирована и клонирована. В том же году был выделен сам белок, а не по аффинности к рат антителу или кДНК зондам, но путем совместной очистки с трансферазой, человеческими S-трансферазами глутатиона.
При попытках исследовать человеческий еноил-КоА изомераза, митохондриальный фермент в печени млекопитающих был идентифицирован как потенциальный биологический маркер для метаболические заболевания из-за его повышенного уровня в дефектных клетках и связанных дефектов жирной кислоты бета-окисления в человека заболевания, которые будут уточнены в следующем разделе.
У людей дефекты механизма бета-окисления приводят к гипокетической гипергликемии, a симптом голодания из-за неэффективного использования жирных кислот в качестве основного источника энергии. Было обнаружено, что метаболическое заболевание находится на генетическом уровне: крысы без генов для еноил-КоА изомеразы также отображается высокий уровень глюкозы в крови. Более того, биологический маркер для этого состояния мог быть идентифицирован, поскольку моча этих крыс содержала высокие концентрации ненасыщенных дикарбоновые кислоты, состояние, называемое дикарбоновая ацидурия.
Более поздние исследования связывают вирус гепатита C (HCV) с дефектами в деградации жирных кислот, в частности, для еноил-КоА изомеразы. HCV является основной причиной хронического гепатита, цирроза и печени рак, и более 180 миллионов человек во всем мире страдают от рака. Из-за продолжительного латентного периода вируса и отсутствия существующих средств избавления от вируса , в частности,, HCV представляет собой серьезную проблему, которая вызывает больше смертей, чем ВИЧ / СПИД в Соединенных Штатах, но его угрозе все еще не уделяется должного внимания. Необходимость в лечении, специфичном для ВГС, очень важна, и, по словам Джона Уорда, директора отделения CDC по гепатиту, это может спасти до 120 000 жизней.
Согласно профилированию белка в человеческой печени биопсии пациентов HCV, изначально была обнаружена корреляция между дисфункциональные митохондриальные процессы, которые включают бета-окисление и HCV. Фактически, липиды играют важную роль в репликационном цикле HCV и в образцах «in vivo ». у пациентов с ВГС было обнаружено много липидов, которые способствовали ВГС в захвате вируса, репликации РНК, и секреция из клеток-хозяев. Ферменты, которые регулируют метаболизм жирных кислот, включая еноил-КоА изомеразу, также были усилены. Генное подавление показали, что еноил-КоА изомераза играет важную роль в HCV репликации РНК, и открыли способы остановить заражение HCV на внутриклеточный уровень.
