Войти
| Аргининосукцинатлиаза | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Кристаллическая структура аргининосукцинатлиазы утки со связанным аргининосукцинатом. | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер EC | 4.3.2.1 | ||||||||
| Номер CAS | 9027-34-3 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Представление IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Запись BRENDA | ||||||||
| ExPASy | Представление NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Запись KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| PRIAM | профиль | ||||||||
| PDB структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Онтология гена | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
| аргининосукцинатлиаза | |
|---|---|
 Кристаллографическая структура мономера ASL человека с мечеными доменами. | |
| Идентификаторы | |
| Символ | ASL |
| Ген NCBI | 435 |
| HGNC | 746 |
| OMIM | 608310 |
| RefSeq | NM_000048 |
| UniProt | P04424 |
| Другие данные | |
| Номер ЕС | 4.3.2.1 |
| Locus | Chr. 7 pter-q22 |
ASL (аргининосукцинатлиаза, также известная как аргининосукциназа ) представляет собой фермент, который катализирует обратимое разложение аргининосукцината (ASA) с образованием аминокислоты аргинин и дикарбоновой кислоты фумарата. Расположенный в цитозоле печени, ASL является четвертым ферментом цикла мочевины и участвует в биосинтезе аргинина у всех видов и в производстве мочевины у уреотелических видов. Мутации в ASL, приводящие к низкой активности фермента, повышают уровень мочевины в организме и приводят к различным побочным эффектам.
Ген ASL расположен на хромосоме 7 между центромерой (соединение длинного и короткого плеча) и длинным (q) плечом в позиции 11.2, от пара оснований 64 984 963 на пару оснований 65 002 090.
ASL относится к внутригенной комплементации.
ASL состоит из четырех идентичных мономеров; каждый мономер состоит из одной полипептидной цепи от 49 до 52 кДа, от 196 до 208 кДа для всего тетрамерного фермента. Каждый мономер имеет три высококонсервативных участка, удаленных друг от друга, но эти участки группируются вместе в тетрамере с образованием четырех активных центров. Следовательно, каждый гомотетрамер ASL имеет четыре активных центра, катализирующих распад аргининосукцината.
Каждый мономер в гомотетрамере ASL состоит из трех структурных доменов; все три в основном альфа-спиральные. Домены 1 и 3 похожи по структуре, поскольку оба они состоят из мотивов спираль-поворот-спираль. Домен 1 мономера содержит амино-конец. Домен 2 содержит один небольшой бета-лист, девять альфа-спиралей и карбоксильный конец. Три из девяти альфа-спиралей на одном мономере участвуют в основном в гидрофобных взаимодействиях с другим мономером с образованием димера. Затем два димера связываются посредством альфа-спирали, по одному от каждого мономера, с образованием центрального ядра из 20 спиралей. Ассоциация всех четырех мономеров обеспечивает каталитическую активность в каждом возможном активном сайте.
Множественные копии полипептида, кодируемого геном, часто могут образовывать агрегат именуют мультимером. Когда мультимер формируется из полипептидов, продуцируемых двумя разными мутантными аллелями конкретного гена, смешанный мультимер может проявлять большую функциональную активность, чем несмешанные мультимеры, образованные каждым из мутантов по отдельности. Когда смешанный мультимер демонстрирует повышенную функциональность по сравнению с несмешанными мультимерами, это явление упоминается как внутригенная комплементация. У человека ASL представляет собой мультимерный (тетрамерный) белок. Нарушение ASL у людей может возникать в результате мутаций в гене ASL, особенно мутаций, которые влияют на активный сайт мутантного мультимерного белка. Расстройство ASL связано со значительной клинической и генетической неоднородностью, которая, как считается, отражает обширную внутригенную комплементацию, имеющую место среди отдельных пациентов.
Предлагаемый механизм ASL 
Аргининосукцинат (желтый) в активном сайте ASL Расщепление ферментом аргининосукцината с образованием фумарата и аргинина происходит посредством реакции отщепления E1cb. Основание инициирует реакцию, депротонируя углерод, прилегающий к аргинину, или уходящую группу. Недавние мутагенные исследования гомологов ASL показали, что гистидин 162 или треонин 161 из ASL отвечает за отрыв протонов от Cβ, прямо или косвенно через молекулу воды. Полагают, что лизин 289 стабилизирует отрицательно заряженный промежуточный карбанион. Хотя нет единого мнения о каталитической кислоте, которая отдает протон иминной функциональной группе аргининового продукта, некоторые исследования мутагенеза показывают, что может быть задействован серин 283.
Аммиак (NH 3) является токсичным веществом для многих аэробных организмов и должен выводиться из организма. Некоторые водные организмы выделяют токсин прямо в окружающую среду, в то время как другие виды уреотелевиков должны преобразовывать свои токсичные азотные отходы в нетоксичные компоненты, такие как мочевая кислота или мочевина, с помощью ряда катализируемых этапов, более известных как цикл мочевины. ASL катализирует четвертую стадию цикла после действия аргининосукцинатсинтетазы (ASS) в цитозоле печени. В то время как ASS катализирует образование аргининосукцината из цитруллина и аспартата, ASL расщепляет вновь образованный аргининосукцинат на L-аргинин и фумарат. L-аргинин продолжает цикл мочевины с образованием мочевины и орнитина, в то время как фумарат может входить в цикл лимонной кислоты.
ASL, δ- кристаллин, фумараза класса II, аспартаза, аденилосукциназалиаза и 3-карбоксицис- и цис-муконат лактонизирующий фермент являются членами одного и того же гомотетрамерного суперсемейства ферментов, в которых большинство из них катализируют реакции элиминации одного и того же типа, когда связь CO или CN разрывается. и фумарат выпускается как продукт. δ-кристаллины являются основными структурными водорастворимыми белками хрусталика глаза большинства птиц, рептилий и некоторых других позвоночных.
Внутри суперсемейства ASL наиболее близко родственен δ-кристаллину по аминокислотной последовательности и белку. складчатая структура. Существует две изоформы δ-кристаллина, δI и δII. Эти две изоформы сохраняют 69% и 71% аминокислотной последовательности ASL, соответственно, но только изоформа δII сохраняет ту же ферментативную активность, что и ASL. Сходство привело исследователей к мысли, что эти кристаллины эволюционировали от привлечения к линзе уже существующих метаболических ферментов, таких как ASL, в результате процесса, называемого «совместное использование генов». Один и тот же генный продукт действует как кристаллин хрусталика и как фермент в других неокулярных тканях. Сравнительные исследования δ-кристаллинов были полезны для понимания ферментативного механизма реакции ASL.
Мутации в гене ASL человека вызывают аргинино-янтарную ацидурию, a редкое аутосомно-рецессивное заболевание, приводящее к недостаточности цикла мочевины. Аргининосукцинатлиаза - это промежуточный фермент в пути синтеза мочевины, и его функция необходима для продолжения цикла. Неработающий фермент приводит к накоплению у пациентов аммиака, аргининосукцината и цитруллина в крови, а аргининосукцинат выводится с мочой. Другие результирующие симптомы включают в себя летаргию, рвоту, гипотермию, гипервентиляцию, гепатомегалию и прогрессирующую энцефалопатию у детей грудного возраста, а также аномальный рост волос, фиброз печени, эпизодическую рвоту, задержку роста и развития у пациентов, которые позже страдают этим заболеванием.
ASL - ключевой фермент в превращении аммиака в мочевину в цикле мочевины. Уровень аммиака становится токсичным, что приводит к гипераммонемии. Аммиак токсичен отчасти потому, что влияет на нервную систему. Существуют биохимические данные, свидетельствующие о том, что повышение уровня аммиака может ингибировать глутаминазу и, следовательно, ограничивать скорость синтеза нейротрансмиттеров, таких как глутамат, что может объяснить задержку развития у пациентов с аргинино-янтарной ацидурией.
Одна мутация у пациентов с аргинино-янтарной ацидурией возникает, когда глутамин 286 превращается в аргинин. Фермент теперь имеет положительно заряженный аргинин вместо нейтрально заряженного глутамина, и исследования показывают, что это изменение может стерически и / или электростатически препятствовать конформационным изменениям, необходимым для катализа.
