Fosforybozyloglicynoamido formylotransferazy

Fosforybozyloglicynamid formylotransferazy
GAR monomer formylotransferazy,
identyfikatory ludzkie
nr WE	2.1.2.2
nr CAS	2604945
Bazy danych
IntEnz	Widok IntEnz
BRENDA	Wpis BRENDY
ExPASy	Widok NiceZyme
KEGG	Wpis KEGG
MetaCyc	szlak metaboliczny
PRYM	profil
Struktury PDB	RCSB PDB PDBe PDB suma
Szukaj PKW artykuły PubMed artykuły NCBI białka

Formylotransferaza fosforybozyloglicynoamidu ( EC 2.1.2.2 , 5'-fosforanowa transformylaza 2-amino-N-rybozyloacetamidu , formylotransferaza GAR , transformylaza GAR , transformylaza rybonukleotydu glicynamidu , GAR TFaza , 5,10-metenylotetrahydrofolian: 2-amino-N-rybozyloacetami de transformylaza rybonukleotydowa ) to enzym o nazwie systematycznej 10-formylotetrahydrofolian:5'-fosforybozyloglicynamid N-formylotransferaza . Ten enzym katalizuje następującą reakcję chemiczną

10-formylotetrahydrofolian + N ¹ - (5-fosfo-D-rybozylo) glicynoamid ${\ Displaystyle \ rightleftharpoons}$ tetrahydrofolian + N ^2- formylo-N ¹ - (5-fosfo-D-rybozylo) glicynoamid

Ogólna reakcja transformylazy GAR

Ten enzym zależny od THF katalizuje nukleofilowe podstawienie acylowe grupy formylowej z 10-formylotetrahydrofolianu (fTHF) do N1- ⁽ 5-fosfo-D-rybozylo)glicynamidu (GAR), z wytworzeniem N2- ^formylo -N1- ⁽ 5-fosfo-D-rybozylo)glicynamidu (fGAR), jak pokazano powyżej. Ta reakcja odgrywa ważną rolę w tworzeniu puryn poprzez biosyntezy puryn de novo . Szlak ten tworzy monofosforan inozyny (IMP), prekursor monofosforanu adenozyny (AMP) i monofosforan guanozyny (GMP). AMP jest budulcem ważnych nośników energii, takich jak ATP, NAD ⁺ i FAD , oraz cząsteczek sygnałowych, takich jak cAMP . Rola GARTfase w de novo sprawia, że ​​jest ona celem dla leków przeciwnowotworowych, a jej nadekspresja podczas rozwoju poporodowego została powiązana z zespołem Downa . Znane są dwa typy genów kodujących transformylazę GAR u E. coli: purN i purT, podczas gdy u ludzi występuje tylko purN. Wiele reszt w miejscu aktywnym jest konserwowanych przez enzymy bakteryjne, drożdżowe, ptasie i ludzkie.

Struktura enzymu

Struktura transformylazy GAR w tęczy od N(niebieski)->C(czerwony). Pętla wiążąca folian jest zaznaczona na czarno. Substrat GAR (czerwony) i analog THF (niebieski) pokazano w kieszeniach wiążących.

U ludzi GARTfaza jest częścią trójfunkcyjnego enzymu , który obejmuje również syntazę rybonukleotydową glicynamidu ( GARS ) i syntetazę rybonukleotydową aminoimidazolu ( AIRS ). Białko to (110 kDa) katalizuje etapy 2, 3 i 5 biosyntezy puryn de novo. Bliskość tych jednostek enzymu i elastyczność białka służy zwiększeniu przepustowości szlaku. GARTfaza znajduje się na C-końcu białka.

Ludzka GARTfase została skrystalizowana metodą siedzącej kropli z dyfuzją pary i zobrazowana w Stanford Synchrotron Radiation Laboratory (SSRL) przez co najmniej dwie grupy.

Strukturę można opisać za pomocą dwóch subdomen, które są połączone siedmiopasmowym arkuszem beta. Domena N-końcowa składa się z fałdu mononukleotydowego typu Rossmana, z czteroniciową częścią arkusza beta otoczoną z każdej strony dwiema helisami alfa. Arkusz beta przechodzi do domeny C-końcowej, gdzie z jednej strony jest pokryty długą helisą alfa, az drugiej jest częściowo wystawiony na działanie rozpuszczalnika. Jest to szczelina między dwiema subdomenami, w której znajduje się strona aktywna.

Szczelina składa się z miejsca wiązania GAR i kieszonki wiązania kwasu foliowego. Kieszeń wiążąca folian jest wyznaczona przez szczelinę wiążącą pterydynę, obszar przenoszenia formylu i region benzoiloglutaminianu, który wiąże główkę pterydyny i ogon benzoiloglutaminianu połączone przez azot fTHF związany z formylem. Ten region wiążący folany był przedmiotem wielu badań, ponieważ jego hamowanie przez małe cząsteczki doprowadziło do odkrycia leków przeciwnowotworowych. Wykazano, że pętla wiążąca folian zmienia konformację w zależności od pH roztworu i jako taka ludzka transformylaza GAR wykazuje najwyższą aktywność w okolicach pH 7,5-8. Warunki o niższym pH (~4,2) zmieniają również konformację pętli wiążących substrat (GAR).

Mechanizm

Mechanizm purN GARTfase

Mechanizm wspomagany transformylazą GAR przez wodę sugerowany przez Qiao i in

Klein i wsp. jako pierwsi zasugerowali mechanizm wspomagany cząsteczkami wody. Pojedyncza cząsteczka wody prawdopodobnie utrzymywana na miejscu przez wiązanie wodorowe z grupą karboksylanową trwałej reszty Asp144 przenosi protony z GAR-N do THF-N. Nukleofilowy azot na końcowej grupie aminowej GAR atakuje węgiel karbonylowy grupy formylowej na THF, wypychając ładunek ujemny na tlen. Klein sugeruje, że His108 stabilizuje stan przejściowy poprzez wiązanie wodorowe z ujemnie naładowanym tlenem i że reformacja podwójnego wiązania karbonylowego skutkuje zerwaniem wiązania THF-N - formyl. Obliczenia przeprowadzone przez Qiao i in. sugerują, że stopniowy transfer protonów wspomagany wodą z Gar-N do THF-N jest o 80-100 kj/mol korzystniejszy niż skoordynowany transfer sugerowany przez Kleina. Pokazany mechanizm jest sugerowany przez Qiao i wsp., którzy wprawdzie nie uwzględnili otaczających pozostałości w swoich obliczeniach. Znaczna część wczesnego mapowania miejsc aktywnych na GAR TFase została określona za pomocą enzymu bakteryjnego ze względu na ilość dostępną z jego nadekspresji w E. coli. Zastosowanie analogu powinowactwa z bromoacetylo dideazafolanem James Inglese i współpracownicy po raz pierwszy zidentyfikowali Asp144 jako pozostałość miejsca aktywnego, prawdopodobnie zaangażowaną w mechanizm przenoszenia formylu.

Mechanizm purT GARTfase

Badania wariantu purT transformylazy GAR w E. coli wykazały, że reakcja przebiega przez pośredni fosforan formylu. Chociaż reakcja in vitro może przebiegać bez THF, ogólnie reakcja in vivo jest taka sama.

Zaangażowanie w biosyntezę puryn de novo

GART katalizuje trzeci etap biosyntezy puryn de novo , tworzenie N2 ^- formylo-N1- ⁽ 5-fosfo-D-rybozylo)glicynamidu (fGAR) przez addycję formylu do N1- ⁽ 5-fosfo-D-rybozylo)glicynamidu (GAR). W E. coli enzym purN jest białkiem o masie 23 kDa, ale u ludzi jest częścią trójfunkcyjnego białka o masie 110 kDa, które obejmuje funkcje AIRS i GARS. Białko to katalizuje trzy różne etapy szlaku de novo .

Istotność choroby

Cel raka

Ze względu na zwiększone tempo wzrostu i wymagania metaboliczne, komórki nowotworowe polegają na biosyntezie nukleotydów de novo , aby osiągnąć niezbędne poziomy AMP i GMP. Możliwość zablokowania któregokolwiek z etapów de novo oznaczałaby znaczne ograniczenie wzrostu guza. Przeprowadzono badania zarówno wiązania substratu, jak i miejsca wiązania kwasu foliowego w celu znalezienia inhibitorów.

Zespół Downa

Podejrzewa się, że GARTfase ma związek z zespołem Downa. Gen kodujący trójfunkcyjne białko ludzkie GARS-AIRS-GART znajduje się na chromosomie 21q22.1, w regionie krytycznym zespołu Downa. Białko ulega nadekspresji w móżdżku podczas postnatalnego rozwoju osób z zespołem Downa. Zazwyczaj białko to jest niewykrywalne w móżdżku krótko po urodzeniu, ale występuje w dużych ilościach w rozwoju prenatalnym.

Zobacz też

• Trójfunkcyjne biosyntetyczne białko purynowe adenozyna-3

Linki zewnętrzne

• Fosforybozyloglicynamid + formalotransferaza w US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)