Войти
| глицериндегидрогеназа | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Глицериндегидрогеназа из B. stearothermophilus с глицерином (сферы) PDB 1jqa | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер EC | 1.1.1.6 | ||||||||
| Номер CAS | 9028-14-2 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | IntEnz view | ||||||||
| BRENDA | Запись BRENDA | ||||||||
| ExPASy | NiceZyme view | ||||||||
| KEGG | запись KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| PRIAM | профиль | ||||||||
| PDB структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Онтология гена | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
глицериндегидрогеназа (EC 1.1.1.6, также известная как NAD -связанная глицериндегидрогеназа, глицерин: NAD 2-оксидоредуктаза, GDH, GlDH, GlyDH) представляет собой фермент из семейства оксидоредуктазы, который использует НАД для катализатора окисления глицерина с образованием глицерона (дигидроксиацетон ).
Общая реакция глицерина на gl ицерон с NAD +, катализируемый глицериндегидрогеназой Этот фермент представляет собой оксидоредуктазу, в частности, металл-зависимую алкогольдегидрогеназу, которая играет роль в анаэробном метаболизме глицерина и была выделена из ряда бактерий, включая Enterobacter aerogenes, Klebsiella aerogenes, Streptococcus faecalis, Erwinia aeroidea, Bacillus megaterium и Bacillus stearothermophilus. Однако большинство исследований глицериндегидрогеназы было выполнено на Bacillus stearothermophilus, (B. stearothermophilus) из-за его термостабильности, и поэтому следующая структурная и функциональная информация будет относиться в первую очередь к характеристика фермента в этой бактерии.
Глицериндегидрогеназа представляет собой гомооктамер, состоящий из восьми идентичных субъединиц мономера, состоящих из одной полипептидной цепи из 370 аминокислот (молекулярная масса 42000 Да). Каждая субъединица содержит 9 бета-листов и 14 альфа-спиралей в двух разных доменах (N-концевой, остатки 1–162 и C-концевой, остатки 163–370). Глубокая щель, образованная между этими двумя доменами, служит активным центром фермента. Этот активный сайт состоит из одного связанного иона металла, одного сайта связывания никотинамидного кольца NAD и сайта связывания субстрата.
Исследование структуры B. stearothermophilus показывает, что активный центр содержит двухвалентный катион - ион цинка, Zn. Этот ион цинка образует тетраэдрические дипольные взаимодействия между аминокислотными остатками Asp173, His256 и His274, а также молекулой воды.
Сайт связывания NAD, напоминающий складку Россмана в N-концевом домене, простирается от поверхности фермента до щели, содержащей активный сайт. Никотинамидное кольцо (активная область НАД) связывается в кармане щели, состоящем из остатков Asp100, Asp123, Ala124, Ser127, Leu129, Val131, Asp173, His174 и Phe247.
Наконец, сайт связывания субстрата состоит из остатков Asp123, His256, His274, а также молекулы воды.
Кодируется геном gldA, ферментом глицерином. дегидрогеназа, GlyDH катализирует окисление глицерина до глицерона. В отличие от более распространенных путей использования глицерина, GlyDH эффективно окисляет глицерин в анаэробных метаболических путях в АТФ-независимых условиях (полезный механизм разрушения глицерина в бактериях). Кроме того, GlyDH избирательно окисляет гидроксильную группу C2 с образованием кетона, а не концевую гидроксильную группу с образованием альдегида.
Хотя точный механизм действия этого конкретного фермента еще не определен охарактеризованные, кинетические исследования подтверждают, что катализ GlyDH химической реакции
глицерон + NADH + Hсопоставим с катализом другие алкогольдегидрогеназы. Следовательно, следующий механизм дает разумное представление об окислении глицерина НАД.
Механизм глицериндегидрогеназы После того, как НАД связывается с ферментом, глицериновый субстрат связывается с активным сайтом таким образом, чтобы иметь два скоординированных взаимодействия между двумя соседними гидроксильными группами и соседним ионом цинка. Затем GlyDH катализирует депротонирование с помощью оснований гидроксильной группы C2 с образованием алкоксида. Атом цинка дополнительно служит для стабилизации отрицательного заряда на алкоксидном промежуточном соединении до того, как избыточная электронная плотность вокруг заряженного атома кислорода сместится с образованием двойной связи с атомом углерода C2. Затем гидрид удаляется из вторичного углерода и действует как нуклеофил при переносе электрона на никотинамидное кольцо НАД. В результате H, удаленный основанием, высвобождается в виде протона в окружающий раствор; с последующим высвобождением продукта - глицерона, затем - NADH с помощью GlyDH.
В результате увеличения производства биодизельного топлива также увеличилось образование побочного продукта, сырого глицерина. Хотя глицерин обычно используется в пищевой, фармацевтической, косметической и других отраслях промышленности, увеличение производства сырого глицерина стало очень дорогостоящим для очистки и использования в этих отраслях. Из-за этого исследователи заинтересованы в поиске новых экономичных способов использования низкосортных глицериновых продуктов. Биотехнология является одним из таких методов: использование определенных ферментов для расщепления сырого глицерина с образованием таких продуктов, как 1,3-пропандиол, 1,2-пропандиол, янтарная кислота, дигидроксиацетон (глицерон), водород, полиглицерины и полиэфиры. В качестве катализатора превращения глицерина в глицерон глицериндегидрогеназа является одним из таких ферментов, исследуемых для этой промышленной цели.
Полный список структур, решенных и депонированных в PDB для этого класса фермента можно найти в информационном поле.
