비오틴 신타아제
Biotin synthase| 비오틴 신타세 | |||||||||
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 비오틴 싱타아제 크리스털 구조 | |||||||||
| 식별자 | |||||||||
| EC 번호 | 2.8.1.6 | ||||||||
| CAS 번호. | 80146-93-6 | ||||||||
| 데이터베이스 | |||||||||
| 인텐츠 | IntEnz 뷰 | ||||||||
| 브렌다 | 브렌다 입력 | ||||||||
| 엑스퍼시 | 나이스자이메 뷰 | ||||||||
| 케그 | KEG 입력 | ||||||||
| 메타사이크 | 대사통로 | ||||||||
| 프리암 | 프로필 | ||||||||
| PDB 구조 | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| 진 온톨로지 | 아미고 / 퀵고 | ||||||||
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바이오틴 싱타아제(BioB) (EC 2.8.1.6)는 데티오비오틴(DTB)을 바이오틴으로 변환하는 촉매제 효소로, 이것이 바이오틴 생합성 경로의 마지막 단계다.비타민 B7으로도 알려진 비오틴은 인간을 포함한 많은 유기체에서 카르복실화, 데카복실화, 트랜스카복실화 반응에 사용되는 공작용제다.[1]비오틴 신티오아제는 티올레이트 데티오비오틴에 급진적인 메커니즘을 채용하여 비오틴으로 변환하는 S-아데노실메티오닌(SAM) 의존 효소다.
이 급진적인 SAM 효소는 전이효소, 특히 유황 함유 집단을 전달하는 유황전달효소에 속한다.이 효소 등급의 체계적 명칭은 데티오비오틴:술푸르 유황전달효소다.이 효소는 바이오틴 신진대사에 참여한다.그것은 하나의 공작용제인 철황제를 사용한다.
구조
2004년, SAM과 데티오비오틴과 콤플렉스의 바이오틴 싱타아제의 결정구조는 3.4 앵스트롬 분해능으로 결정되었다.[2]이 구조물에 대한 PDB 접근 코드는 1R30이다.단백질은 호모디머로, 두 개의 동일한 아미노산 사슬로 이루어져 서로 접혀 비오틴 신타아제를 형성한다.그림에 표시된 구조물의 각 모노머는 [4Fe-4S]2+클러스터, SAM 및 [2Fe-2S]2+클러스터가 있는 TIM 배럴을 포함한다.
[4Fe-4S]2+클러스터는 SAM에 직접 조정되는 촉매 공actor로 사용된다.[4Fe-4S]2+클러스터에서 SAM과 고유 Fe 원자 사이의 궤도 중첩이 관찰되었다.[3][4Fe-4S]2+coactor의 예측된 역할은 내부 구체 메커니즘을 통해 전자를 SAM에 전달하여, 궁극적으로 5'deoxyadenosyl actic의 형성으로 이어지는 불안정한 고에너지 상태로 강제하는 것이다.[4]
[2Fe-2S]2+클러스터는 DTB를 태울 수 있는 황의 원천을 제공하는 것으로 생각된다.동위원소 라벨링과[5] 분광학 연구는[6] [2Fe-2S]2+클러스터의 파괴가 바이오B 교체에 수반한다는 것을 보여주는데, 이는 바이오틴을 형성하기 위해 DTB에 통합되고 있는 [2Fe-2S]2+의 유황일 가능성이 있음을 보여준다.
메커니즘
바이오틴 신타아제에 의해 촉매되는 반응은 다음과 같이 요약할 수 있다.
데티오비오틴 + 유황 + 2 S-adenosyl-L-methionine 비오틴 + 2 L-메티오닌 + 2'-데옥시야데노신
바이오틴 싱타아제를 위한 제안 메커니즘은 SAM의 황에서 나오는 내구 전자 전달로 시작하여 [4Fe-4S]2+클러스터를 감소시킨다.이로 인해 자발적인 C-S 결합 갈라짐이 발생하여 5'데옥시아데노실 래디컬(5'-dA)이 생성된다.[7]이 카본 라디칼은 데티오비닐 C9 카본 라디칼을 형성하여 데티오비오비닐에서 수소를 추출하고, [2Fe-2S]2+의 유황 원자에 결합하여 즉시 침전된다.이것은 철 원자 중 하나를 Fe에서III Fe로II 감소시킨다.이때 앞서 형성된 5'데옥시야데노실 및 메티오닌은 SAM의 두 번째 등가물로 교환된다.환원성 갈라짐은 데티오비오틴의 C6에서 수소를 추출하는 또 다른 5'데옥시아데노실 래디컬을 생성한다.이 급진주의자는 C9에 부착된 유황을 공격하여 비오틴의 티오판 고리를 형성하여 분리될 가능성이 있는 불안정한 이질 군집을 남긴다.[8][9]
무기유황원의 사용은 유황과 관련된 생합성 반응에 매우 이례적이다.그러나 데티오비오틴은 원하는 C-S 결합 형성의 위치에 비극성 미활성 탄소 원자를 함유하고 있다.5'-dA actical의 형성은 활성탄소를 뒤로하고 DTB에서 활성탄소의 수소 추상화를 가능하게 하며, 활성탄산소는 기능화할 준비가 되어 있다.본질적으로 급진적인 화학은 C-H 결합 형성을 통해 쉽게 활성산소가 가라앉기 때문에 연쇄 반응을 허용하고, 수소가 나온 원자에 또 다른 급진적인 결과를 낳는다.우리는 자유 황화, 알칸 티올 또는 알칸 페르술피드가 DTB의 황 공여자로 사용될 가능성을 고려할 수 있다.생리학적 pH에서 이것들은 모두 양성화 될 것이고, 탄소 래디컬은 C-S 결합 형성이 아니라 수소 원자 전달에 의해 진정될 가능성이 있다.[10]
인간과의 관련성
비오틴 싱타아제는 사람에게서 발견되지 않는다.비오틴은 많은 효소의 중요한 공동 인자이기 때문에 인간은 미생물과 식물원으로부터 식이요법을 통해 비오틴을 섭취해야 한다.[11]그러나 인간의 내장 마이크로바이옴은 생체신화효소가 함유된 대장균을 함유하고 있는 것으로 밝혀져 촉매제 사용을 위한 또 다른 바이오틴 공급원을 제공하고 있다.[12]비오틴을 생산하는 대장균의 양은 아기보다 성인의 양이 현저히 많아 사람의 영양 요구를 평가할 때 장내 미생물 및 발달 단계를 고려해야 함을 나타낸다.[13]
참조
- ^ Roth KS (September 1981). "Biotin in clinical medicine--a review". The American Journal of Clinical Nutrition. 34 (9): 1967–74. doi:10.1093/ajcn/34.9.1967. PMID 6116428.
- ^ Berkovitch F, Nicolet Y, Wan JT, Jarrett JT, Drennan CL (January 2004). "Crystal structure of biotin synthase, an S-adenosylmethionine-dependent radical enzyme". Science. 303 (5654): 76–9. Bibcode:2004Sci...303...76B. doi:10.1126/science.1088493. PMC 1456065. PMID 14704425.
- ^ Cosper MM, Jameson GN, Davydov R, Eidsness MK, Hoffman BM, Huynh BH, Johnson MK (November 2002). "The [4Fe-4S](2+) cluster in reconstituted biotin synthase binds S-adenosyl-L-methionine". Journal of the American Chemical Society. 124 (47): 14006–7. doi:10.1021/ja0283044. PMID 12440894.
- ^ Ollagnier-de Choudens S, Sanakis Y, Hewitson KS, Roach P, Münck E, Fontecave M (April 2002). "Reductive cleavage of S-adenosylmethionine by biotin synthase from Escherichia coli". The Journal of Biological Chemistry. 277 (16): 13449–54. doi:10.1074/jbc.M111324200. PMID 11834738.
- ^ Bui BT, Florentin D, Fournier F, Ploux O, Méjean A, Marquet A (November 1998). "Biotin synthase mechanism: on the origin of sulphur". FEBS Letters. 440 (1–2): 226–30. doi:10.1016/S0014-5793(98)01464-1. PMID 9862460. S2CID 33771553.
- ^ Ugulava NB, Sacanell CJ, Jarrett JT (July 2001). "Spectroscopic changes during a single turnover of biotin synthase: destruction of a [2Fe-2S] cluster accompanies sulfur insertion". Biochemistry. 40 (28): 8352–8. doi:10.1021/bi010463x. PMC 1489075. PMID 11444982.
- ^ Wang SC, Frey PA (March 2007). "S-adenosylmethionine as an oxidant: the radical SAM superfamily". Trends in Biochemical Sciences. 32 (3): 101–10. doi:10.1016/j.tibs.2007.01.002. PMID 17291766.
- ^ Lotierzo M, Tse Sum Bui B, Florentin D, Escalettes F, Marquet A (August 2005). "Biotin synthase mechanism: an overview". Biochemical Society Transactions. 33 (Pt 4): 820–3. doi:10.1042/BST0330820. PMID 16042606.
- ^ Jameson GN, Cosper MM, Hernández HL, Johnson MK, Huynh BH (February 2004). "Role of the [2Fe-2S] cluster in recombinant Escherichia coli biotin synthase". Biochemistry. 43 (7): 2022–31. doi:10.1021/bi035666v. PMID 14967042.
- ^ Fugate CJ, Jarrett JT (November 2012). "Biotin synthase: insights into radical-mediated carbon-sulfur bond formation". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics. 1824 (11): 1213–22. doi:10.1016/j.bbapap.2012.01.010. PMID 22326745.
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- ^ Yatsunenko T, Rey FE, Manary MJ, Trehan I, Dominguez-Bello MG, Contreras M, et al. (May 2012). "Human gut microbiome viewed across age and geography". Nature. 486 (7402): 222–7. Bibcode:2012Natur.486..222Y. doi:10.1038/nature11053. PMC 3376388. PMID 22699611.
추가 읽기
- Shiuan D, Campbell A (July 1988). "Transcriptional regulation and gene arrangement of Escherichia coli, Citrobacter freundii and Salmonella typhimurium biotin operons". Gene. 67 (2): 203–11. doi:10.1016/0378-1119(88)90397-6. PMID 2971595.
- Zhang S, Sanyal I, Bulboaca GH, Rich A, Flint DH (February 1994). "The gene for biotin synthase from Saccharomyces cerevisiae: cloning, sequencing, and complementation of Escherichia coli strains lacking biotin synthase". Archives of Biochemistry and Biophysics. 309 (1): 29–35. doi:10.1006/abbi.1994.1079. PMID 8117110.
- Trainor DA, Parry RJ, Gitterman A (1980). "Biotin biosynthesis. 2. Stereochemistry of sulfur introduction at C-4 of dethiobiotin". J. Am. Chem. Soc. 102 (4): 1467–1468. doi:10.1021/ja00524a064.
- Lotierzo M, Tse Sum Bui B, Florentin D, Escalettes F, Marquet A (August 2005). "Biotin synthase mechanism: an overview". Biochemical Society Transactions. 33 (Pt 4): 820–3. doi:10.1042/BST0330820. PMID 16042606.
- Berkovitch F, Nicolet Y, Wan JT, Jarrett JT, Drennan CL (January 2004). "Crystal structure of biotin synthase, an S-adenosylmethionine-dependent radical enzyme". Science. 303 (5654): 76–9. Bibcode:2004Sci...303...76B. doi:10.1126/science.1088493. PMC 1456065. PMID 14704425.
- Ugulava NB, Gibney BR, Jarrett JT (July 2001). "Biotin synthase contains two distinct iron-sulfur cluster binding sites: chemical and spectroelectrochemical analysis of iron-sulfur cluster interconversions". Biochemistry. 40 (28): 8343–51. doi:10.1021/bi0104625. PMC 1538964. PMID 11444981.
외부 링크
위키미디어 커먼스의 바이오틴 싱타제와 관련된 미디어
