Пиридоксальфосфат

редактировать
Активная форма витамина B6
Пиридоксальфосфат
Формула скелета
Ключевая модель
Имена
Название IUPAC (4 -формил-5-гидрокси-6-метилпиридин-3-ил) метилфосфат
Другие названия Пиридоксаль-5-фосфат, PAL-P, PLP, витамин B6 фосфат
Идентификаторы
Номер CAS
3D-модель (JSmol )
ChEBI
ChEMBL
  • ChEMBL82202
ECHA InfoCard 100.000.190 Измените это в Викиданных
IUPHAR/BPS
MeSH Пиридоксаль+Фосфат
PubChem CID
UNII
CompTox Dashboard (EPA )
SMILES
Свойства
Химическая формула C8H10NO6P
Молярная масса 247,142 г / моль
Плотность 1,638 ± 0,06 г / см3
Температура плавления от 139 до 142 ° C (от 282 до 288 ° F; от 412 до 415 K)
Кислотность (pK a)1,56
Фармакология
код ATC A11HA06 (ВОЗ )
Опасности
Температура вспышки 296,0 ± 32,9 ° C
Кромегде указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒ N (что такое ?)
Ссылки ink

Пиридоксальфосфат (PLP, пиридоксаль 5'- фосфат, P5P ), активный форма витамина B 6, является коферментом, участвующим в различных ферментативных реакциях. Комиссия по ферментам каталогизировала более 140 PLP-зависимых видов деятельности, что соответствует ~ 4% всех классифицированных видов деятельности. Универсальность PLP обусловлена ​​его способностью ковалентно связывать субстрат, а затем действовать как электрофильный катализатор, тем самым стабилизируя различные типы карбанионных промежуточных продуктов.

Содержание

  • 1 Роль кофермента
  • 2 Роль в организме человека
  • 3 Неклассические примеры PLP
  • 4 Каталитический механизм
  • 5 Специфичность
  • 6 PLP-ферменты
  • 7 Биосинтез
    • 7.1 Из витамеров
    • 7.2 Прототрофия
      • 7.2.1 DXP-зависимый биосинтез
      • 7.2.2 DXP-независимый биосинтез
    • 7.3 Абиотический синтез
  • 8 Ингибиторы
  • 9 PLP Дефицит и эпилепсия
  • 10 См. Также
  • 11 Ссылки
  • 12 Внешние ссылки

Роль кофермента

PLP действует как кофермент во всех реакциях трансаминирования, и в некоторых реакциях декарбоксилирования, дезаминирования и рацемизации аминокислот. Альдегидная группа PLP образует связь основания Шиффа (внутреннее альдимин ) с ε-аминогруппой конкретной лизиновой группы фермента аминотрансферазы. Α-аминогруппа аминокислотного субстрата замещает ε-аминогруппу остатка лизина в активном центре в процессе, известном как трансальдиминирование. Образующийся внешний альдимин может потерять протон, диоксид углерода или боковую цепь аминокислоты, чтобы стать промежуточным хиноноидом, который, в свою очередь, может действовать как нуклеофил в нескольких реакционных путях.

При трансаминировании после депротонирования промежуточный хиноноид принимает протон в другом положении, чтобы стать кетимином. Полученный кетимин гидролизуется, так что аминогруппа остается в комплексе. Кроме того, PLP используется аминотрансферазами (или трансаминазами), которые действуют на необычные сахара, такие как перозамин и дезозамин. В этих реакциях PLP реагирует с глутаматом, который передает свою альфа-аминогруппу PLP с образованием пиридоксаминфосфата (PMP). Затем PMP переносит свой азот на сахар, в результате чего аминосахар.

PLP также участвует в различных реакциях бета-элиминирования, таких как реакции, проводимые сериндегидратазой и GDP- 4-кето-6-дезоксиманноз-3-дегидратаза (ColD).

Она также активна в реакции конденсации в синтезе гема.

PLP играет роль в превращении леводопа в дофамин, способствует превращению глутамата возбуждающего нейротрансмиттера в тормозной нейромедиатор GABA, и позволяет декарбоксилировать SAM с образованием пропиламина, который является предшественником полиаминов.

Роль в организме человека

Пиридоксальфосфат играет важную роль в организме человека. Несколько примеров ниже:

Неклассические примеры PLP

PLP также обнаруживается на гликогенфосфорилазе в печени, где он используется для расщепления гликогена при гликогенолизе, когда глюкагон или эпинефрин сигнализирует об этом. Однако этот фермент не использует реактивную альдегидную группу, а вместо этого использует фосфатную группу на PLP для выполнения своей реакции.

Хотя подавляющее большинство PLP-зависимых ферментов образуют внутренний альдимин с PLP через остаток лизина в активном центре, некоторые PLP-зависимые ферменты не имеют этого остатка лизина, но вместо этого имеют гистидин в активном центре. В таком случае гистидин не может образовывать внутренний альдимин, и, следовательно, кофактор не становится ковалентно связанным с ферментом. GDP-4-кето-6-дезоксиманноз-3-дегидратаза (ColD) является примером такого фермента. Серингидроксиметилтрансфераза 2 человека регулирует одноуглеродные реакции переноса, необходимые для метаболизма аминокислот и нуклеотидов, и существует в димерных и тетрамерных формах. Димерный вариант SHMT2 является мощным ингибитором ферментного комплекса деубиквитилазы BRISC, который регулирует передачу сигналов клеток на основе иммунной системы. Недавние исследования показывают, что тетрамеризация SJMT2 индуцируется PLP. Это предотвращает взаимодействие с комплексом деубикутилазы BRISC, потенциально связывая уровни витамина B6 и метаболизм с воспалением.

Каталитический механизм

Пиридоксаль-5'-фосфат-зависимые ферменты (ферменты PLP) катализируют множество реакций. Хотя объем реакций, катализируемых PLP, кажется огромным, объединяющим принципом является образование внутреннего производного лизина альдимина. Как только амино-субстрат взаимодействует с активным сайтом, образуется новое основание Шиффа, обычно называемое внешним альдимином. После этого этапа пути для каждой реакции, катализируемой PLP, расходятся.

Механистические примеры: рацемизация аланина и отщепление цистеина.

Специфичность

Специфичность обеспечивается тем фактом, что из четырех связей альфа-углерода альдиминового состояния аминокислоты связь, перпендикулярная пиридиновому кольцу, будет разорвана (Стереоэлектронная гипотеза Дунатана ). Следовательно, специфичность определяется тем, как ферменты связывают свои субстраты. Дополнительную роль в специфичности играет легкость протонирования азота кольца пиридина.

PLP-ферменты

PLP удерживается в активном центре не только благодаря лизина, но также благодаря взаимодействию фосфатной группы и фосфатсвязывающего кармана и, в меньшей степени, благодаря укладке оснований пиридинового кольца с выступающим ароматическим остатком, обычно тирозином (который также может участвовать в кислотно-основном катализе). Несмотря на ограниченные требования к карману связывания PLP, ферменты PLP принадлежат только к пяти различным семействам. Эти семьи плохо коррелируют с определенным типом реакции. Эти пять семейств классифицируются как типы складок, за которыми следует римская цифра.

  • Тип складок I - семейство аспартатаминотрансфераз
  • Тип складок II - семейство триптофансинтазы
  • Тип складок III - семейство аланинрацемаз (TIM-бочка)
  • Тип складки IV - семейство аминотрансфераз D-аминокислот
  • Тип складки V - семейство гликогенфосфорилазы

Биосинтез

Из витамеров

Животные являются ауксотрофом для этого кофактора фермента и требуют добавления этого или промежуточного продукта, отсюда его классификация как витамин B 6, в отличие от MoCo или CoQ10, например. PLP синтезируется из пиридоксаля ферментом пиридоксалькиназой, для чего требуется одна молекула АТФ. PLP метаболизируется в печени.

Прототрофия

В настоящее время известны два естественных пути PLP: один требует дезоксиксилулозо-5-фосфата (DXP), а другой - нет, поэтому они известны как DXP-зависимые и DXP-независимые.. Эти пути были тщательно изучены на Escherichia coli и Bacillus subtilis соответственно. Несмотря на различия в исходных соединениях и разное количество необходимых шагов, эти два пути имеют много общего.

DXP-зависимый биосинтез

DXP-зависимый путь биосинтеза требует нескольких шагов и конвергенции двух ветвей, одна из которых продуцирует эритрозо-4-фосфат, а другая (единственный фермент) продуцирует (DXP) из глицеральдегид-3-фосфата (GAP) и пирувата. Продукт конденсации и есть. Конденсация катализируется синтазой PNP, кодируемой pdxJ, которая создает PNP (пиридоксин-5'-фосфат). Последний фермент - это PNP-оксидаза (pdxH), которая катализирует окисление 4'-гидроксильной группы до альдегида с использованием диоксигена, в результате чего образуется перекись водорода.

Первая ветвь катализируется в E. coli ферментами, кодируемыми epd, pdxB, serC и pdxA. Они имеют механистическое сходство и гомологию с тремя ферментами биосинтеза серина (serA (гомолог pdxB), serC, serB - однако epd является гомологом gap), что указывает на общее эволюционное происхождение этих двух путей. У некоторых видов есть два гомолога гена serC E. coli, обычно один в сер-опероне (serC), а другой в опероне pdx, и в этом случае он называется pdxF.

Metabolic pathway- pyridoxal 5'-phosphate biosynthesis I v 2.0.svg

«Случайный путь» был обнаружен в библиотеке сверхэкспрессии, который может подавлять ауксотрофию, вызванную делецией pdxB (кодирующей эритронат-4-фосфатдегидрогеназу) в E. coli. Случайный путь был очень неэффективным, но был возможен из-за беспорядочной активности различных ферментов. Он начинался с 3-фосфогидроксипирувата (продукт фермента, кодируемого serA в биосинтезе серина), и не требовал эритронат-4-фосфата. 3PHP был дефосфорилирован, что привело к образованию нестабильного промежуточного продукта, который спонтанно декарбоксилируется (отсюда и присутствие фосфата в пути биосинтеза серина) до гликольдегида. Гликальдегид конденсировался с глицином, и фосфорилированный продукт представлял собой 4-фосфогидрокситреонин (4PHT), каноническое подсостояние для 4-PHT дегидрогеназы (pdxA).

DXP-независимый биосинтез

DXP-независимый PLP -биосинтетический путь состоит из стадии, катализируемой PLP-синтазой, ферментом, состоящим из двух субъединиц. PdxS катализирует конденсацию рибулозо-5-фосфата, глицеральдегид-3-фосфата и аммиака, эти последние молекулы вырабатываются PdxT, который катализирует производство аммиака из глутамина. PdxS представляет собой (β / α) 8-ствол (также известный как TIM-ствол), который образует додекамер.

Абиотический синтез

Широко распространенное использование PLP в центральном метаболизме, особенно в аминокислотах. биосинтез кислоты и ее активность в отсутствие ферментов предполагает, что PLP может быть «пребиотическим» соединением, то есть тем, которое предшествовало возникновению органической жизни (не путать с пребиотическими соединениями, веществами, которые служат источником пищи для полезных бактерий). Фактически, при нагревании NH3 и гликоальдегида спонтанно образуются различные пиридины, включая пиридоксаль. В определенных условиях PLP образуется из цианоацетилена, диацетилена, окиси углерода, водорода, воды и фосфорной кислоты.

Ингибиторы

Известно несколько ингибиторов ферментов PLP.

Один тип ингибитора образует электрофил с PLP, заставляя его необратимо реагировать с лизином активного центра. Такими ингибиторами являются ацетиленовые соединения (например, пропаргилглицин) и виниловые соединения (например, винилглицин). Другой тип ингибитора инактивирует PLP, и к ним относятся α-метил- и аминооксисубстратные аналоги (например, α-метилглутамат). Еще у других ингибиторов есть хорошие уходящие группы, которые нуклеофильно атакуют PLP. Это хлораланин, который ингибирует большое количество ферментов.

Примеры ингибиторов:

  • Левотироксин У крыс, которым вводили только 10 мкг D, L-тироксина ежедневно в течение 15 лет. Через несколько дней активность цистеин-десульфгидразы исчезает, а активность серин-, треониндегидразы и аланинглутаматтрансаминазы снижается примерно на 40%. Либо кормление пиридоксаль-5-фосфатом in vivo, либо добавление кофермента к препаратам печени in vitro восстанавливает полную активность всех этих ферментов, а небольшое ингибирование in vitro в присутствии 10 M тироксина также отменяется пиридоксалем-5- фосфат.
  • Неактивная форма пиридоксина конкурентно ингибирует активный пиридоксаль-5'-фосфат. Следовательно, симптомы приема витамина B6 в форме пиридоксина могут имитировать симптомы дефицита витамина B6; эффекта, которого можно избежать, добавляя вместо него P5P.
  • AlaP (аланинфосфонат) ингибирует аланинрацемазы, но его отсутствие специфичности побудило к дальнейшим разработкам ингибиторов ALR.
  • Габакулин. и Вигабатрин ингибируют ГАМК-аминотрансферазу
  • Каналин и 5-фторметилорнитин ингибируют орнитин-аминотрансферазу
  • Амино-окси-SAM ингибирует АСС-синтазу

Дефицит PLP и эпилепсия

Врожденные ошибки, ведущие к дефициту PLP, могут привести к ответной на витамин B6 эпилепсии. Два типа эпилепсии, связанные с дефицитом PLP, - это пиридоксин-зависимая эпилепсия и пиридоксальфосфат-зависимая эпилепсия. Пиридоксинзависимая эпилепсия в основном вызывается мутациями в гене ALDH7A1. Пиридоксальфосфатзависимая эпилепсия в основном вызывается мутациями в гене PNPO. Эти состояния в основном наблюдаются у младенцев и начинаются вскоре после рождения или в некоторых случаях до рождения.

См. Также

Литература

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-02 11:42:19
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте