Фруктозо-бисфосфатальдолаза

Слово альдолаза также относится, в более общем смысле, к ферменту, который выполняет альдольную реакцию (создавая альдол ) или ее обратную (расщепляющую альдол), такому как альдолаза сиаловой кислоты, которая образует сиаловую кислоту. См. Список альдолаз.

СОДЕРЖАНИЕ

1 Механизм и структура
2 В глюконеогенезе и гликолизе
3 В цикле Кальвина
4 Реакция
5 Свойство лунного света
6 Ссылки
7 Дальнейшее чтение
8 Внешние ссылки

Механизм и структура

Белки класса I образуют протонированное промежуточное основание Шиффа, связывающее высококонсервативный активный центр лизина с карбонильным углеродом DHAP. Кроме того, в этом механизме решающее значение имеют остатки тирозина, которые действуют как стабилизирующие акцепторы водорода. Белки класса II используют другой механизм, который поляризует карбонильную группу двухвалентным катионом, таким как Zn ²⁺. Кишечная палочка галацитолы оперон белки, gatY, и N-ацетил - галактозамин оперон белки, Agay, которые являются тагатоз-бисфосфатом альдолазами, являются гомологами из класса II альдолаза. Было показано, что два остатка гистидина в первой половине последовательности этих гомологов участвуют в связывании цинка.

В белковых субъединиц обоих классов, каждый имеют / amp; beta ; домен amp; alpha ; сложенную в бочке TIM, содержащей активный сайт. Несколько субъединиц собраны в полный белок. Эти два класса имеют небольшую идентичность последовательностей.

За некоторыми исключениями только белки класса I были обнаружены у животных, растений и зеленых водорослей. За некоторыми исключениями в грибах были обнаружены только белки класса II. Оба класса были широко обнаружены у других эукариот и бактерий. Эти два класса часто присутствуют вместе в одном организме. В дополнение к обычной цитозольной альдолазе растения и водоросли содержат пластидную альдолазу, иногда являющуюся пережитком эндосимбиоза. Бифункциональная фруктозо-бисфосфатальдолаза / фосфатаза с механизмом класса I была широко обнаружена у архей и некоторых бактерий. Активный центр этой архейной альдолазы также находится в стволе TIM.

В глюконеогенезе и гликолизе

Глюконеогенез и гликолиз разделяют серию из шести обратимых реакций. В процессе глюконеогенеза глицеральдегид-3-фосфат восстанавливается до фруктозо-1,6-бисфосфата с помощью альдолазы. При гликолизе 1,6-бисфосфат фруктозы превращается в глицеральдегид-3-фосфат и дигидроксиацетонфосфат с помощью альдолазы. Альдолаза, используемая в глюконеогенезе и гликолизе, представляет собой цитоплазматический белок.

Три формы класса I белка обнаружены в позвоночных. Альдолаза А преимущественно экспрессируется в мышцах и головном мозге; альдолаза B в печени, почках и энтероцитах ; и альдолаза C в головном мозге. Альдолазы A и C в основном участвуют в гликолизе, тогда как альдолаза B участвует как в гликолизе, так и в глюконеогенезе. Некоторые дефекты альдолазы B вызывают наследственную непереносимость фруктозы. Метаболизм свободной фруктозы в печени основан на способности альдолазы B использовать фруктозо-1-фосфат в качестве субстрата. Предположительно, архейная фруктозо-бисфосфатальдолаза / фосфатаза участвует в глюконеогенезе, поскольку ее продуктом является фруктозо-6-фосфат.

В цикле Кальвина

Цикл Кальвина - это путь фиксации углерода ; это часть фотосинтеза, который преобразует углекислый газ и другие соединения в глюкозу. Он и глюконеогенез разделяют серию из четырех обратимых реакций. В обоих путях 3-фосфоглицерат (3-PGA или 3-PG) восстанавливается до фруктозо-1,6-бисфосфата с альдолазой, катализирующей последнюю реакцию. Пятая реакция, катализируемая обоими путями фруктозо-1,6-бисфосфатазой, гидролизует фруктозо-1-6-бисфосфат до фруктозо-6-фосфата и неорганического фосфата. Сильное уменьшение свободной энергии делает эту реакцию необратимой. В цикле Кальвина альдолаза также катализирует производство 1,7-бисфосфата седогептулозы из DHAP и эритрозо-4-фосфата. Основными продуктами цикла Кальвина являются триозофосфат (TP), который представляет собой смесь DHAP и G3P, и фруктозо-6-фосфат. Оба они также необходимы для регенерации RuBP. Альдолаза, используемая растениями и водорослями в цикле Кальвина, обычно представляет собой нацеленный на пластиды белок, кодируемый ядерным геном.

Реакции

Альдолаза катализирует

фруктозо-1,6-бисфосфат ⇌ DHAP + G3P

а также

седогептулоза 1,7-бисфосфат ⇌ DHAP + эритрозо-4-фосфат

фруктозо-1-фосфат ⇌ DHAP + глицеральдегид

Альдолаза используется в обратимом стволе глюконеогенеза / гликолиза.

2 ( PEP + NADH + H ⁺ + ATP + H 2 O) ⇌ 1,6-бисфосфат фруктозы + 2 (NAD ⁺ + ADP + P i)

Альдолаза также используется в части цикла Кальвина, общей с глюконеогенезом, с необратимым гидролизом фосфата в конце, катализируемым фруктозо-1,6-бисфосфатазой.

2 ( 3-PG + NADPH + H ⁺ + ATP + H 2 O) ⇌ 1,6-бисфосфат фруктозы + 2 (NADP ⁺ + ADP + P i)

фруктозо-1,6-бисфосфат + H 2 O → фруктозо-6-фосфат + P i

В глюконеогенезе 3-PG продуцируется энолазой и фосфоглицератмутазой, действующими последовательно.

ПЭП + Н 2 О ⇌ 2-ПГ ⇌ 3-ПГ

В цикле Кальвина 3-PG производится RuBisCO.

RuBP + CO 2 + H 2 O → 2 (3-PG)

G3P продуцируется фосфоглицераткиназой, действующей последовательно с глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназой (GAPDH) в глюконеогенезе и последовательно с глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназой (NADP +) (фосфорилируя) в цикле Кальвина.

3-PG + ATP ⇌ 1,3-бисфосфоглицерат + ADP

1,3-бисфосфоглицерат + NAD (P) H + H ⁺ ⇌ G3P + P i + NAD (P) ⁺

Триозофосфатизомераза поддерживает DHAP и G3P в почти равновесном состоянии, образуя смесь, называемую триозофосфатом (TP).

G3P ⇌ DHAP

Таким образом, и DHAP, и G3P доступны для альдолазы.

Свойства лунного света

Альдолаза также участвует во многих «подрабатывающих» или некаталитических функциях, основываясь на ее сродстве связывания с множеством других белков, включая F-актин, α-тубулин, динеин легкой цепи, WASP, анионообменник Band 3, фосфолипазу D ( PLD2 )., глюкоза транспортер GLUT4, инозитолтрифосфат, V-АТФаза и ARNO (а гуаниннуклеотид обмен фактор в ARF6 ). Считается, что эти ассоциации преимущественно участвуют в клеточной структуре, однако их участие в эндоцитозе, инвазии паразитов, перестройке цитоскелета, подвижности клеток, переносе и рециклинге мембранных белков, трансдукции сигналов и компартментализации тканей было исследовано.