포스포펜토스 에피머라아제

Phosphopentose epimerase
리불로스인산3-에피머라아제
3inp.jpg
D-리불로스-5-인산3-에피머라아제도데카머, 프랜시셀라툴라렌시스
식별자
EC 번호5.1.3.1
CAS 번호9024-20-8
데이터베이스
인텐츠IntEnz 뷰
브렌다브렌다 엔트리
ExPASyNiceZyme 뷰
케그KEGG 엔트리
메타사이크대사 경로
프라이머리프로필
PDB 구조RCSB PDB PDBe PDBum
진 온톨로지AmiGO / QuickGO
리불로스인산3 에피머라아제 패밀리
식별자
기호.리불_P_3_epim
팜PF00834
인터프로IPR000056
프로 사이트PDOC00833
SCOP21rpx / SCOPe / SUPFAM

RPE 유전자에 의해 코드된 포스포펜토스 에피머라아제(일명 리불로스-인산 3-에피머라아제 및 리불로스 5-인산 3-에피머라아제, EC 5.1.3.1)는 D-리불로스 5-인산과 D-자일룰로스 5-인산 [1]간의 상호변환을 촉매하는 금속단백질이다.

D-리불로스5-인산γ D-자일로오스5-인산

이러한 가역 변환은 캘빈 회로를 통해 식물의 탄소 고정과 펜토오스 [2][3]인산 경로의 비산화 단계에 필요하다.이 효소는 또한 추가적인 펜토스와 글루쿠론산염 상호 변환에 관여했다.

Cupriavidus metaliduran에서는 PPE를 코드하는 두 개의 유전자 복사가 알려져 있으며,[4] 하나는 염색체 부호화 P40117이고, 다른 하나는 플라스미드 Q04539이다.PPE는 광범위한 박테리아, 고세균, 곰팡이, 식물에서 발견되었습니다.모든 단백질은 209~241개의 아미노산 잔기를 가지고 있다.효소는 TIM 배럴 구조를 가지고 있다.

명명법

이 효소 등급의 계통명은 D-리불로스-5-인산 3-에피머라아제이다.일반적으로 사용되는 다른 이름은 다음과 같습니다.

  • 포스포리불로스 에피머라아제,
  • 에리트로오스-4-인산 이성질화효소
  • 포스포케토펜토스 3-에피머라아제
  • 인산 자일로오스 3-에피머라아제
  • 포스포케토펜토스 에피머라아제
  • 리불로스 5-인산 3-에피머라아제
  • D-리불로스인산-3-에피머라아제
  • D-리불로스5-인산위피머라아제
  • D-리불로스-5-P 3-에피머라아제
  • D-자일로오스-5-인산 3-에피머라아제 및
  • 펜토오스-5-인산 3-에피머라아제

이 효소는 펜토오스 인산 경로, 펜토오스 및 글루쿠론산 상호 변환, 탄소 고정의 3가지 대사 경로에 관여합니다.

이 도메인을 포함하는 인간 단백질은 RPE(유전자)이다.

가족

포스포펜토오스 에피머라아제는 계층이 증가하는 두 가지 단백질군에 속합니다.이 효소는 이성질화효소 계열, 특히 탄수화물과 그 [1]유도체에 작용하는 레이스마아제 및 에피머라아제에 속합니다.또한 단백질 구조 분류 데이터베이스는 이 에피머라아제가 [1]구성원인 "리불로스 인산염 결합" 슈퍼 패밀리를 정의했다.이 슈퍼패밀리에 포함되는 다른 단백질로는 5'-일인산탈카르복실화효소(OMPDC)와 3-케토-l-글론산6-인산탈카르복실화효소(KGPDC)

구조.

2007년 말 현재 이 등급의 효소에 대해 PDB 가입 코드 1H1Y, 1H1Z, 1RPX 및 1TQJ의 4가지 구조가 해결되었다.

전반적으로.

결정학적 연구는 포스포펜토스 에피머라아제의 아포엔자임 구조를 설명하는 데 도움을 주었다.이러한 연구 결과는 이 효소가 [5][6]용액에 호모디머로 존재한다는 것을 보여주었다.또한 포스포펜토스 에피머라아제는 [2]루프를 포함한 (β/α)8 삼인산 이성질화효소(TIM) 배럴로 접힌다.코어 배럴은 중앙 베타 시트를 구성하는 8개의 병렬 가닥으로 구성되어 있으며 연속된 가닥 사이에 나선이 있습니다.이 구조의 루프는 기판의 특이성을 조절하는 것으로 알려져 있습니다.구체적으로는 나선α6과 스트랜드β6을 접속하는 [2]루프가 기질결합시 활성부위를 덮는다.

앞에서 설명한 바와 같이 포스포펜토스 에피머라아제는 금속효소이다.기능성을 위한 보조 인자가 필요하며 서브 유닛당 [7]1개의 2가 금속 양이온을 결합합니다.이 효소는 Co, [2]Mn과2+ 함께2+ Zn을 촉매에 주로 사용하는2+ 것으로 나타났지만, RPE 유전자에 의해 코드된 인간 포스포펜토스 에피머라아제는 촉매 작용에서 Fe를 주로 결합시킨다는2+ 점에서 다르다.Fe는2+ 8중방배위되어 [2]그림에서 관찰된 2,3-에니올레이트 반응 중간체를 안정화시킨다.

활성 사이트

β6/α6 루프 영역은 기판과 상호 작용하며 활성 부위에 대한 액세스를 조절합니다.결합이 발생하면 이 영역의 Pe147, Gly148 및 Ala149가 활성 부위를 덮습니다.또한2+ Fe이온은 [2]기판의 His35, His70, Asp37, Asp175 및 옥시겐 O2, O3에 배위되어 있다.기질 원자가 철 양이온에 결합하는 것은 촉매 작용 중에 복합체를 안정시키는 데 도움이 됩니다.또한 돌연변이 유발 연구는 두 개의 아스파라긴산이 활성 부위 내에 있으며 1,1-프로톤 전달 [1]반응을 통해 촉매 작용을 중재하는 데 도움을 주는 것으로 나타났다.아스파라긴산은 산/염기 촉매입니다.마지막으로 리간드가 활성 부위에 부착되면 일련의 메티오닌(Met39, Met72 및 Met141)이 [8]수축에 의한 추가 이동을 제한한다.

메커니즘

이것은 포스포펜토오스 에피머라아제가 리불로스 5-인산을 자일로오스 5-인산으로 변환하는 메커니즘이다.중간은 2,3-트랜스에디올레이트입니다

포스포펜토스는 산/염기 유형의 촉매 메커니즘을 이용한다.반응은 트랜스-2,3-에니올 인산염이 [9][10]중간인 방식으로 진행된다.위에 언급된 두 개의 아스파라긴산은 양성자 공여체와 수용체 역할을 한다.Asp37 및 Asp175는 모두 활성 [2]부위의 철 양이온에 수소 결합되어 있습니다.Asp37은 탈양성자가 되면 [11]중간체를 형성하는 D-리불로스 5-인산의 세 번째 탄소에 양성자를 공격한다.합체공정에서 Asp37이 양성자를 잡으면 기판상의 카르보닐 결합이 Asp175로부터 제2의 양성자를 잡아 수산기를 형성한다.철 복합체는 추가 전하를 안정시키는 데 도움이 됩니다.이 에피머라이즈를 거쳐 D-자일로오스 5-인산을 형성하는 [8]것이 D-리불로스 5-인산의 C3이다.이 메커니즘은 그림에 명확하게 나타나 있습니다.

기능.

캘빈 회로

식물의 전자현미경 실험은 포스포펜토스 에피머라아제가 엽록체의 [12]틸라코이드 막에 위치한다는 것을 보여주었다.이 에피머라아제는 리불로스 1,5-이인산의 재생을 수반하는 캘빈 회로의 세 번째 단계에 관여한다.RuBP는 경로의 첫 번째 단계에서 이산화탄소(CO2)의 수용체이며, 이는 포스포펜토스 에피머라아제가 캘빈 회로를 통해 플럭스를 조절한다는 것을 암시합니다.리불로스 1,5-이인산염의 재생 없이는 사이클을 계속할 수 없습니다.따라서 이 에피머라아제에 의해 자일로오스5-인산이 리불로오스5-인산으로 가역적으로 변환된다.이어서 포스포리불로스 인산화효소는 리불로스 5-인산을 리불로스 1.5-이인산으로 [11]변환한다.

펜토오스인산경로

펜토오스 인산 경로(PPP)의 반응은 세포질에서 일어난다.포스포펜토스 에피머라아제는 다양한 당과 [2]전구체의 생산을 수반하는 경로의 비산화 부분에 특이적으로 영향을 미친다.이 효소는 리불로스 5-인산을 트랜스케톨라아제 반응에 적합한 에피머인 자일로오스 5-인산으로 [11]변환합니다.따라서 Pentose phosphate 경로에서 발생하는 반응은 정확히 Calvin cycle에서 발생하는 반응과 반대이다.메커니즘은 동일하게 유지되며 에니올레이트 중간체의 형성을 수반한다.

포스포펜토스 에피머라아제는 이 경로에 관여하기 때문에 산화 [2]스트레스에 대한 세포 반응에 중요한 효소이다.펜토오스 인산염 경로에 의한 NADPH의 생성은 활성 산소종으로부터 세포를 보호하는 데 도움이 됩니다.NADPH는 과산화수소(HO)[2]로부터22 물을 생성함으로써 인체를 해독하는 글루타치온을 줄일 수 있다.따라서 포스포펜토오스 에피머라아제는 PPP를 통해 플럭스를 변화시킬 뿐만 아니라 과산화물의 축적을 방지한다.

진화

많은 포스포펜토스 에피머라아제 유사체의 구조는 결정학 [13][14]연구를 통해 발견되었다.캘빈 회로와 펜토오스 인산 경로에서의 역할로 인해 전체 구조는 보존된다.진화적으로 멀리 있는 유기체의 염기서열을 비교했을 때 50% 이상의 유사성이 [15]관찰되었다.그러나 많은 분자간 상호작용에 관여하는 이합체 계면에 위치한 아미노산이 반드시 보존되는 것은 아니다."리불로스 인산염 결합" 슈퍼패밀리의 구성원은 (β/8α) 배럴 [1]조상으로부터의 발산 진화에 의해 발생했다는 점에 유의해야 한다.

약물 타겟팅 및 말라리아

원생동물인 플라즈모디움 팔시파룸은 말라리아의 주요 원인물질이다.포스포펜토오스 에피머라아제는 [16]말라리아 증식에 필수적인 경로인 시퀴트 경로에 관여하고 있다.리불로오스5-인산을 자일로오스5-인산으로 변환함에 따라 자일로스4-인산으로 더욱 대사된다.그리고 나서 쉬크산 경로는 에리트로오스 4-인산을 맥락막산염으로 [16]변환한다.Plasmodium falciparum이 에리호스 4-인산을 기질로 사용할 수 있도록 하는 포스포펜토스 에피머라아제입니다.이 효소가 쉬크산 경로에 관여하기 때문에, 포스포펜토스 에피머라아제는 항말라알을 개발하기 위한 잠재적 약물 표적이다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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외부 링크

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