Войти
| Фосфорибозилглицинамид формилтрансфераза | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Мономер формилтрансферазы GAR, человеческий | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер EC | |||||||||
| 2.1.2.2>Номер CAS | 2604945 | ||||||||
| 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 | ||||||||
| |||||||||
Фосфорибозилглицинамид формилтрансфераза (EC 2.1.2.2, 2-амино-N-рибозилацетамид 5'-фосфаттрансфераза, GAR формилтрансфераза, GAR трансформилаза, глицинамид рибонуклеотид трансформилаза, GAR TFase, 5,10-метенилтетрагидрофолат: 2-амино-N-рибозилацетамид рибонуклеотид трансформилаза) представляет собой фермент с систематическим названием 10-формилтетрагидрофолат: 5 ' -фосфорибозилглицинамид N-формилтрансфераза. Этот фермент катализирует следующую химическую реакцию
тетрагидрофолат + N-формил-N- (5-фосфо-D-рибозил) глицинамид 
Общая реакция трансформилазы GAR Этот зависимый от THF фермент катализирует нуклеофильный ацил замена формильной группы 10-формилтетрагидрофолата (fTHF) на N- (5-фосфо-D-рибозил) глицинамид (GAR) с образованием N-формил-N- (5-фосфо-D-рибозил) глицинамида (fGAR) как показано выше. Эта реакция играет важную роль в образовании пурина посредством пути биосинтеза пурина de novo . Этот путь создает инозинмонофосфат (IMP), предшественник аденозинмонофосфата (AMP) и гуанозинмонофосфата (GMP). AMP является строительным блоком для важных энергоносителей, таких как ATP, NAD и FAD, и сигнальных молекул, таких как cAMP. Роль GARTfase в биосинтезе пуринов de novo делает ее мишенью для противораковых препаратов, а ее сверхэкспрессия во время постнатального развития связана с синдромом Дауна. Существует два известных типа генов, кодирующих трансформилазу GAR в E.coli: purN и purT, в то время как у человека обнаруживается только purN. Многие остатки в активном центре консервативны в бактериальных, дрожжевых, птичьих и человеческих ферментах.
Структура трансформилазы GAR в радуге от N (синий) ->C (красный). Петля связывания фолиевой кислоты выделена черным цветом. Субстрат GAR (красный) и аналог THF (синий) показаны в карманах связывания. У людей GARTfase является частью трифункционального фермента, который также включает глицинамидрибнуклеотидсинтазу (GARS ) и аминоимидазол-рибонуклеотидсинтетаза (AIRS ). Этот белок (110 кДа) катализирует стадии 2, 3 и 5 биосинтеза пурина de novo. Близость этих ферментных единиц и гибкость белка служат для увеличения пропускной способности пути. GARTfase находится на C-конце белка.
GARTfase человека была кристаллизована методом диффузии паров сидя-капля и визуализирована в Стэнфордской лаборатории синхротронного излучения (SSRL) at at at минимум две группы.
Структура может быть описана двумя субдоменами, которые соединены семинитевым бета-листом. N-концевой домен состоит из мононуклеотидной складки типа Россмана, с четырехнитевой частью бета-листа, окруженной с каждой стороны двумя альфа-спиралями. Бета-лист продолжается в C-концевой домен, где с одной стороны он покрыт длинной альфа-спиралью, а с другой - частично подвергается воздействию растворителя. Это щель между двумя субдоменами, где находится активный сайт.
Щель состоит из сайта связывания GAR и кармана связывания фолиевой кислоты. Карман для связывания фолата очерчивается птеридин-связывающей щелью, областью переноса формила и областью бензоилглутамата, которые связывают головку фолата и хвост бензоилглутамата, соединенные азотом, связанным с формилом fTHF. Эта область связывания фолиевой кислоты была предметом многочисленных исследований, поскольку ее ингибирование небольшими молекулами привело к открытию противоопухолевых препаратов. Было показано, что петля, связывающая фолат, изменяет конформацию в зависимости от pH раствора, и, как таковая, человеческая GAR-трансформилаза показывает наивысшую активность около pH 7,5-8. Условия более низкого pH (~ 4,2) также изменяют конформацию петель связывания субстрата (GAR).
GAR-трансформилаза с водным механизмом, предложенный Qiao et al. al Кляйн и др. впервые предложили механизм с участием молекул воды. Единственная молекула воды, которая, возможно, удерживается на месте за счет водородной связи с карбоксилатной группой постоянного остатка Asp144, переносит протоны от GAR-N к THF-N. Нуклеофильный азот в концевой аминогруппе GAR атакует карбонильный углерод формильной группы на THF, проталкивая отрицательный заряд на кислород. Клейн предполагает, что His108 стабилизирует переходное состояние за счет водородной связи с отрицательно заряженным кислородом и что реформирование карбонильной двойной связи приводит к разрыву связи THF-N-формил. Расчеты Qiao и др. Предполагают, что ступенчатый перенос протонов от Gar-N к THF-N с помощью воды на 80-100 кДж / моль более благоприятен, чем согласованный перенос, предложенный Кляйном. Показанный механизм предложен Qiao et al, которые, по общему признанию, не учитывали окружающие остатки в своих расчетах. Большая часть раннего картирования активного сайта на GAR TFase была определена с бактериальным ферментом из-за количества, доступного из-за его сверхэкспрессии в E. coli. Используя аффинный аналог бромацетилдидеазафолата, и его коллеги впервые определили Asp144 как остаток активного сайта, вероятно, участвующий в механизме переноса формила.
Исследования purT варианта GAR трансформилазы в E.coli обнаружил, что реакция протекает через промежуточный формилфосфат. Хотя реакция in vitro может протекать без ТГФ, в целом реакция in vivo такая же.
GART катализирует третью стадию биосинтеза пурина de novo, образование N-формил-N- (5-фосфо-D-рибозил) глицинамида (fGAR) путем присоединения формила к N- (5-фосфо-D-рибозил) глицинамиду (GAR). В E.coli фермент purN представляет собой белок 23 кДа, но у человека он является частью трифункционального белка 110 кДа, который включает функции AIRS и GARS. Этот белок катализирует три различных этапа пуринового пути de novo.
Из-за повышенной скорости роста и метаболических требований раковые клетки полагаются на биосинтез нуклеотидов de novo для достижения необходимых уровней AMP и GMP. Возможность блокировать любую из стадий пуринового пути de novo привела бы к значительному снижению роста опухоли. Для поиска ингибиторов были проведены исследования как связывания субстрата, так и сайта связывания фолиевой кислоты.
Предполагается, что GARTfase связана с синдромом Дауна. Ген, кодирующий трифункциональный белок GARS-AIRS-GART человека, расположен на хромосоме 21q22.1, в критической области синдрома Дауна. Белок сверхэкспрессируется в мозжечке во время постнатального развития людей с синдромом Дауна. Как правило, этот белок не обнаруживается в мозжечке вскоре после рождения, но его высокий уровень обнаруживается в пренатальном развитии.
