Войти
| Инозин 5'-монофосфатдегидрогеназа | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Структура IMPDH | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| ЕС нет. | 1.1.1.205 | ||||||||
| № CAS | 9028-93-7 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Просмотр IntEnz | ||||||||
| BRENDA | BRENDA запись | ||||||||
| ExPASy | Просмотр NiceZyme | ||||||||
| КЕГГ | Запись в KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| ПРИАМ | профиль | ||||||||
| Структуры PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Генная онтология | Amigo / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
Инозин-5'-монофосфатдегидрогеназа (IMPDH) представляет собой фермент биосинтеза пурина, который катализирует никотинамид-адениндинуклеотид (NAD +) -зависимое окисление инозинмонофосфата (IMP) до ксантозинмонофосфата (XMP), ограничивая первую совершенную и ограничивающую стадию De Novo биосинтез гуанин нуклеотидов от ИМП. IMPDH является регулятором внутриклеточного пула гуаниновых нуклеотидов и поэтому важен для синтеза ДНК и РНК, передачи сигналов, передачи энергии, синтеза гликопротеинов, а также других процессов, которые участвуют в клеточной пролиферации.
IMPDH представляет собой тетрамерный фермент, состоящий из мономерных субъединиц с молекулярной массой приблизительно 55 кДа и обычно состоящий из 400-500 остатков.
Визуальное представление активного сайта со связанными IMP (зеленый) и NAD (фиолетовый). Показаны ключевые остатки (белый) белка и каталитического цистеина (голубой). Пунктирными линиями обозначены полярные контакты. Большинство мономеров IMPDH содержат два домена: каталитический (β / α) 8- цилиндровый домен с активным центром, расположенный в петлях на C-конце цилиндра, и субдомен, состоящий из двух повторяющихся доменов цистатионин-бета-синтетазы (CBS). которые вставлены в последовательность дегидрогеназы. Было показано, что моновалентные катионы активируют ферменты IMPDH и могут служить для стабилизации конформации петли активного центра.
Домен CBS не требуется для каталитической активности. Мутации в субдомене CBS или полная делеция доменов не нарушают каталитическую активность IMPDH in vitro. В естественных условиях удаление субдомена CBS в E.coli, предполагает, что домен может действовать как негативный transregulator из аденина синтеза нуклеотидов. Также было показано, что IMPDH связывает нуклеиновые кислоты, и эта функция может быть нарушена мутациями, расположенными в субдомене. Субдомен CBS также участвует в опосредовании ассоциации IMPDH с полирибосомами, что указывает на потенциальную подрабатывающую роль IMPDH в качестве белка, регулирующего трансляцию.
Было продемонстрировано, что IMPDH дрозофилы действует как специфичный для последовательности репрессор транскрипции, который может снижать экспрессию гистоновых генов и E2F. IMPDH локализуется в ядре в конце S-фазы, а накопление в ядре в основном ограничивается фазой G2. Кроме того, было показано, что метаболический стресс вызывает ядерную локализацию IMPDH.
Общий механизм, используемый ферментом IMPDH для преобразования IMP в XMP. Показана только пуриновая часть каждой молекулы. Общая реакция, катализируемая IMPDH:
Механизм IMPDH включает в себя последовательность двух различных химических реакций: (1) быстрая окислительно-восстановительная реакция, включающая перенос гидрида на NAD +, который генерирует NADH и связанный с ферментом промежуточный продукт XMP (E-XMP *), и (2) стадия гидролиза. который высвобождает XMP из фермента. IMP связывается с активным сайтом, а консервативный остаток цистеина атакует положение 2 пуринового кольца. Затем ион гидрида переносится из положения C2 в NAD +, и образуется промежуточное соединение E-XMP *. НАДН отделяется от фермента, и подвижный элемент лоскута активного центра перемещает консервативную каталитическую диаду аргинина и треонина во вновь незанятый участок связывания НАД. Считается, что остаток аргинина действует как основное основание, которое активирует молекулу воды для реакции гидролиза. В качестве альтернативы, моделирование молекулярной механики предполагает, что в условиях, когда остаток аргинина протонирован, остаток треонина также способен активировать воду, принимая протон из воды, одновременно передавая свой протон ближайшему остатку.
Люди экспрессируют два разных изофермента IMPDH, кодируемых двумя разными генами, IMPDH1 и IMPDH2 :
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Оба изофермента содержат 514 остатков, имеют 84% сходства в пептидной последовательности и имеют сходные кинетические свойства. Оба изофермента конститутивно экспрессируются в большинстве тканей, но IMPDH1 преимущественно экспрессируется в лейкоцитах селезенки, сетчатки и периферической крови. IMPDH1 обычно конститутивно экспрессируется на низких уровнях, а IMPDH2 обычно активируется в пролиферирующих клетках и неопластических тканях. Гомозиготные мыши с нокаутом IMPDH1 демонстрируют умеренную ретинопатию, при которой медленная, прогрессирующая форма дегенерации сетчатки постепенно ослабляет зрительную трансдукцию, в то время как гомозиготные мыши с нокаутом IMPDH2 демонстрируют эмбриональную летальность.
Синтез гуаниновых нуклеотидов необходим для поддержания нормальной функции и роста клеток, а также важен для поддержания пролиферации клеток и иммунных ответов. Выявлено, что экспрессия IMPDH активируется в некоторых опухолевых тканях и клеточных линиях. B- и T- лимфоциты демонстрируют зависимость от IMPDH для нормальной активации и функции и демонстрируют повышенную экспрессию IMPDH. Таким образом, IMPDH рассматривается как лекарственная мишень для иммуносупрессивной химиотерапии и химиотерапии рака.
Микофенолат - это иммунодепрессант, который используется для предотвращения отторжения трансплантата и действует путем ингибирования IMPDH.
Мутации в области CBS IMPDH1 связаны с формой RP10 аутосомно- доминантного пигментного ретинита и доминантным врожденным амаврозом Лебера.
Было показано, что ингибиторы IMPDH предотвращают репликацию SARS-CoV-2 в клетках и проходят клинические испытания на COVID-19.
Биологический портал 
Гомотетрамер IMP дегидрогеназы 2, человек