Войти
| пектинэстераза | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 пектинметилэстераза из Dickeya dadantii в комплексе с гексасахаридом. PDB 2ntb | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер EC | 3.1.1.11 | ||||||||
| Номер CAS | 9025-98-3 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Представление IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Запись BRENDA | ||||||||
| ExPASy | Представление NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Запись KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| профиль PRIAM | |||||||||
| PDB структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Онтология генов | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
Пектинэстераза (PE) (EC 3.1.1.11 ) - это повсеместно связанный с клеточной стенкой фермент, который представляет несколько изоформ, которые способствуют модификации клеточной стенки растения и последующему разрушению. Он содержится во всех высших растениях, а также в некоторых бактериях и грибах. Пектинэстераза действует прежде всего за счет изменения локального pH клеточной стенки, что приводит к изменениям целостности клеточной стенки.
Пектинэстераза катализирует превращение пектина в пектат и метанол. Пектин - один из основных компонентов клеточной стенки растений. У растений пектинэстераза играет важную роль в метаболизме клеточной стенки во время созревания плодов. В бактериальных патогенах растений, таких как Erwinia carotovora, и в грибковых патогенах, таких как Aspergillus niger, пектинэстераза участвует в мацерации и мягком гниении растительной ткани. Пектинэстеразы растений регулируются ингибиторами пектинэстеразы, которые неэффективны против микробных ферментов.
Недавние исследования показали, что манипуляции с экспрессией пектинэстеразы могут влиять на множество физиологических процессов. У растений пектинэстераза играет роль в модуляции механической стабильности клеточной стенки во время созревания плодов, удлинении клеточной стенки во время прорастания пыльцы и росте пыльцевой трубки, опадании, удлинение стебля, клубень урожайность и развитие корней. Также было показано, что пектинэстераза играет роль в ответе растений на атаку патогена. Связанная с клеточной стенкой пектинэстераза Nicotiana tabacum участвует в распознавании рецептора клетки-хозяина для белка движения вируса табачной мозаики, и было показано, что это взаимодействие необходимо для межклеточного взаимодействия. клеточная транслокация вируса.
Действие пектинэстеразы на компоненты стенки растительной клетки может вызывать два диаметрально противоположных эффекта. Первый - это вклад в укрепление клеточной стенки за счет образования блоков неэтерифицированных карбоксильных групп, которые могут взаимодействовать с ионами кальция, образуя пектатный гель. Во-вторых, высвобождение протонов может стимулировать активность гидролаз клеточной стенки, способствуя разрыхлению клеточной стенки.
Пектины образуют приблизительно 35% сухой массы клеточных стенок двудольных. Они полимеризуются в цис цистернах Гольджи, метилэстерифицируются в медиальных цистернах Гольджи и замещаются боковыми цепями в транс-цистернах Гольджи. Биохимия пектина может быть довольно сложной, но, проще говоря, основная цепь пектина состоит из 3 типов полимеров: гомогалактуронана (HGA); рамногалактуронан I (RGI); рамногалактуронан II (RGII).
Гомогалактуронан сильно этерифицируется метилом при экспорте в клеточные стенки и впоследствии деэтерифицируется под действием пектинэстеразы и других пектиновых ферментов. Пектинэстераза катализирует деэтерификацию метилэтерифицированных звеньев D-галактозидуроновой кислоты в пектиновых соединениях, давая субстраты для деполимеризующих ферментов, особенно кислых пектинов и метанола.
Большинство очищенных пектинэстераз растений имеют нейтральные или щелочные изоэлектрические точки и связаны к клеточной стенке посредством электростатических взаимодействий. Однако пектинэстеразы могут проявлять кислые изоэлектрические точки, обнаруженные в растворимых фракциях тканей растений. До недавнего времени обычно предполагалось, что растительные пектинэстеразы удаляют метиловые эфиры постепенно, блочно, что приводит к появлению длинных непрерывных участков неэтерифицированных остатков GalA в гомогалактуронановых доменах пектина. В качестве альтернативы полагали, что грибковые пектинэстеразы обладают случайной активностью, приводящей к деэтерификации отдельных остатков GalA на взаимодействия фермент / субстрат. В настоящее время показано, что некоторые изоформы пектинэстеразы растений могут проявлять оба механизма и что такие механизмы управляются изменениями в pH. Оптимальный pH для высших растений обычно составляет от pH 7 до pH 8, хотя pH пектинэстеразы из грибов и бактерий обычно намного ниже этого.
PE-белки синтезируются в виде пре-белков из 540-580 аминокислот, обладающих сигнальной последовательностью и большим амино-концевым удлинением около 22 кДа. Это концевое удлинение в конечном итоге удаляют с получением зрелого белка 34-37 кДа. У большинства PE отсутствуют консенсусные последовательности для N-гликозилирования в зрелом белке, хотя по крайней мере один сайт присутствует в области удлинения аминоконца.
Пространственная и временная регуляция активности пектинэстеразы во время развития растений основана на большом семействе изоформ. Недавно систематическое секвенирование генома Arabidopsis thaliana привело к идентификации 66 открытых рамок считывания, которые аннотированы как пектинэстеразы, большинство из которых кодируются как большие пре-пропротеины. Сигнальная пре-область пептида необходима для нацеливания фермента на эндоплазматический ретикулум и состоит примерно из 25 аминокислотных остатков. Эти N-концевые области содержат несколько сайтов гликозилирования, и считается, что эти сайты также играют роль в нацеливании.
Считается, что пектинэстераза секретируется в апоплазму с сильно метилированным пектином, хотя в какой-то момент на этом секреторном пути N-концевой пропептид отщепляется. В настоящее время роль про-региона неизвестна, хотя было высказано предположение, что он может действовать как внутримолекулярный шаперон, обеспечивая правильную укладку или дезактивирующую активность до завершения вставки PE в клеточную стенку.
В последнее время особое внимание было уделено молекулярным исследованиям пектинэстеразы, ведущим к характеристике нескольких родственных изоформ у различных видов высших растений. Было показано, что некоторые из этих пектинэстераз экспрессируются повсеместно, тогда как другие специфически экспрессируются во время созревания плодов, прорастания пыльцевого зерна или удлинения стебля. Такие данные позволяют предположить, что пектинэстеры кодируются семейством генов, которые по-разному регулируются в зависимости от типа клеток в ответ на специфические сигналы развития или окружающей среды.
Несколько изоформ пектинэстеразы, различающихся молекулярной массой, изоэлектрической точкой и биохимической активностью, были идентифицированы у двудольных растения. Изоформы пектинэстеразы кодируются семейством генов, некоторые из которых конститутивно экспрессируются во всем растении, тогда как другие по-разному экспрессируются в определенных тканях и на разных стадиях развития. Изоформы пектинэстеразы различаются по различным биохимическим параметрам, таким как относительная молекулярная масса, изоэлектрическая точка, оптимальный pH, сродство к субстрату, потребность в ионах и расположение.
| Пектинэстераза, каталитическая | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||||
| Символ | Пектинэстераза_cat | ||||||||||
| Pfam | PF01095 | ||||||||||
| InterPro | IPR000070 | ||||||||||
| PROSITE | PDOC00413 | ||||||||||
| |||||||||||
N-концевые пропептиды пектинэстеразы различаются по размеру и последовательности и демонстрируют низкий уровень аминокислотной идентичности. Альтернативно, С-концевой каталитический участок является высококонсервативным и составляет зрелый фермент. Первая трехмерная структура, решенная для пектинэстеразы растений, была для изоформы из корня моркови (Daucus carota) и состоит из правой параллельной β-спирали, как это видно на всех углеводе эстераза семейство CE-8, трансмембранный домен и пектин-связывающая щель. Подобным образом несколько структур пектинэстеразы были выяснены у грибов и кишечной палочки и имеют большинство структурных мотивов, наблюдаемых у растений.
Прокариотические и эукариотические пектинэстеразы имеют несколько общих областей сходства последовательностей. Кристаллическая структура пектинэстеразы Erwinia chrysanthemi выявила структуру бета-спирали, аналогичную структуре пектинолитических ферментов, хотя она отличается от большинства структур эстераз. Предполагаемые каталитические остатки находятся в том же месте, что и активный центр и субстрат-связывающая щель пектатлиазы.
