Syntaza geosminy
| Syntaza geosminy | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Przewidywane streptomyces to promieniowce tworzące grzybnię, które żyją w glebie, nadają glebie „ziemisty zapach” po deszczu, co jest spowodowane obecnością kamieni szlachetnych.- Ten punkt został podany przez strukturę s.lokeshwar 007 Geosmin Synthae prognoz TASSER
| |||||||||
| Identyfikatory | |||||||||
| nr WE | 4.1.99.16 | ||||||||
| 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 | ||||||||
| |||||||||
| Identyfikatory | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| syntazy germakradienolu | |||||||
| Organizm | |||||||
| Symbol | geoA | ||||||
| Entrez | 1210359 | ||||||
| RefSeq (mRNA) | BA000030.3 | ||||||
| RefSeq (Prot) | BAC69874.1 | ||||||
| UniProt | Q82L49 | ||||||
| Inne dane | |||||||
| numer WE | 4.1.99.16 | ||||||
| Chromosom | genom: 2,64 - 2,64 Mb | ||||||
| |||||||
| Rodzina syntaz terpenowych, | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| identyfikatory domen wiążących metale | |||||||||
| Symbol | Terpene_synth_C | ||||||||
| Pfam | PF03936 | ||||||||
| InterPro | IPR005630 | ||||||||
| SCOP2 | 5eau / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
Syntaza geosminy lub syntaza germakradienolu-geosminy oznacza klasę enzymów dwufunkcyjnych ( EC 4.1.99.16 ), które katalizują konwersję difosforanu farnezylu (FPP) do geosminy , lotnego związku organicznego znanego z ziemistego zapachu. N -końcowa połowa białka katalizuje konwersję difosforanu farnezylu do germakradienolu i germakrenu D , po czym następuje konwersja germakradienolu do geosminy za pośrednictwem końca C. Wcześniej uważano, że konwersja FPP do geosminy obejmuje wiele enzymów w szlaku biosyntezy .
Rozmieszczenie gatunków
Geosmina występuje w wielu różnych drobnoustrojach, takich jak cyjanobakterie i aktynobakterie . Geosmina została również znaleziona w myksobakteriach , grzybach , stawonogach i roślinach, takich jak buraki. Na podstawie badań przeprowadzonych na syntazie geosminy (kodowanej przez SCO6073) w Streptomyces coelicor i wysokim podobieństwie sekwencji między tą a innymi znanymi lub domniemanymi syntazami geosminy (45-78% identyczności), wysunięto hipotezę, że wszystkie syntazy geosminy działają w ten sam sposób sposób. Badanie przesiewowe dostępnych danych genomicznych bakterii zaowocowało przewidywaniem co najmniej 55 domniemanych syntaz geosminy w tej domenie organizmów prokariotycznych.
Funkcja i mechanizm
Dwie odrębne strony aktywne
Syntaza geosminy ma długość około 726 aminokwasów i dwa charakterystyczne miejsca aktywne odpowiednio na połówkach N-końcowej i C-końcowej (u S. coelicor domena N-końcowa składa się z aminokwasów 1-319, podczas gdy domena C-końcowa istnieje od 374-726), z których oba przypominają syntazę seskwiterpenową, syntazę pentalenową . Zarówno N-, jak i C-końcowe połówki syntazy zawierają asparaginian (odpowiednio DDHFLE i DDYYP) oraz motyw aminokwasowy NSE (odpowiednio NDLFSYQRE i NDVFSYQKE), które wiążą trójjądrowy magnez . Magnez jest niezbędnym kofaktorem , bez którego syntaza wykazuje całkowity brak aktywności katalitycznej.
W eksperymentach, w których FPP inkubowano z rekombinowaną syntazą geosminy, zwiększenie stężenia syntazy lub wydłużenie czasu inkubacji skutkowało bezwzględnym i względnym wzrostem geosminy w porównaniu z pośrednim germakradienolem; pokazuje to, że syntaza geosminy nie działa wyłącznie na szereg związków pośrednich związanych z enzymem. Zamiast tego germakradienol jest uwalniany z domeny N-końcowej, a następnie ponownie wiąże się z domeną C-końcową w celu ostatecznej konwersji do geosminy.
Ukierunkowana mutageneza N-końcowych miejsc wiązania magnezu dała enzym niezdolny do konwersji FPP do germakradienolu i germakrenu D. Ukierunkowana mutageneza C-końcowych miejsc wiązania magnezu doprowadziła do powstania enzymu niezdolnego do katalizowania drugiej połowy reakcji z germakradienolu do geosminy, ale nadal zdolne do przekształcania FPP w germakradienol i germacrene D. Skrócone mutanty tylko N-końcowych lub C-końcowych połówek syntazy geosminy są również zdolne do katalizowania ich odpowiednich reakcji, dostarczając dalszych dowodów na to, że N- i C -końcowe połówki syntazy geosminy to w istocie dwa odrębne i niezależne enzymy.
Powtórzenie terminala N
N-końcowa połowa syntazy geosminy zawiera drugi motyw wiążący magnez NSE, około 38 reszt poniżej pierwszego. Ukierunkowana mutageneza tego powtarzającego się motywu NSE nie zmienia znacząco aktywności katalitycznej syntazy, co sugeruje, że nie pełni ona żadnej roli funkcjonalnej. Ten powtarzający się motyw w dół jest dobrze zachowany w innych znanych lub domniemanych syntazach geosminy, co sugeruje, że albo pełni rolę, która nie została jeszcze odkryta, albo może być pozostałością po rozwoju ewolucyjnym.
Proponowany mechanizm
Pierwszym krokiem w mechanizmie jest to, że podwójne wiązanie węgiel-węgiel FPP znajdujące się najdalej od grupy difosforanowej atakuje węgiel sąsiadujący z difosforanem, tworząc cykliczną karbokation z utratą grupy difosforanowej. Przesunięcie o 1,3 wodorku przesuwa karbokation bliżej najbliższego podwójnego wiązania węgiel-węgiel; utrata protonu tworzy nowe wiązanie podwójne węgiel-węgiel i umożliwia podwójnemu wiązaniu węgiel-węgiel sąsiadującemu z karbokationem wygaszenie tej naładowanej grupy, tworząc produkt uboczny germacrene D. Alternatywnie, karbokation wytworzony w pierwszym etapie może natychmiast stracić proton, tworząc pośredni izolepidozen, który jest następnie atakowany przez wodę, tworząc germakradienol. Dalsze przetwarzanie germakradienolu obejmuje cyklizację inicjowaną przez protony i nową fragmentację typu retro-Prinsa, w wyniku której powstaje pośrednia oktalina i produkt uboczny aceton . Wreszcie, protonowanie, przesunięcie 1,2 wodorku i hartowanie wodą przekształca oktalinę w geosminę.
Znaczenie przemysłowe
Geosmin ma bardzo niski próg wykrywalności u ludzi ~ 10-100 części na bilion. Geosmina wytwarzana przez różne mikroorganizmy może zanieczyszczać wodę, zmniejszając zaufanie konsumentów i zmniejszając wydajność wodociągów. Jednym z działań podejmowanych w celu uzdatniania wody zanieczyszczonej geosminą jest dodanie siarczanu miedzi, co jest kontrowersyjne ze względu na możliwy wpływ na środowisko.
Badania próbujące powiązać ekspresję syntazy geosminy z różnymi warunkami środowiskowymi (np. światłem i temperaturą) wykazały, że produkcja syntazy jest skorelowana ze wzrostem komórek, ale nie ma na nią istotnego wpływu cykle dobowe . Produkcja geosminy jest również skorelowana z dostępnością substratu, o czym świadczy usunięcie szlaków konkurujących o prekursory do FPP, co doprowadziło do wzrostu produkcji geosminy. Rosnąca wiedza na temat syntazy geosminy oraz jej konserwatywnych i ważnych funkcjonalnie składników doprowadziła do opracowania przesiewowego DNA PCR , który może pozwolić na lepsze wykrywanie mikroorganizmów zawierających syntazę geosminy, potencjalnie pozwalając na lepszą kontrolę produkcji geosminy i skażenia zasobów wodnych .
Linki zewnętrzne
-
Media związane z syntazą Geosminy w Wikimedia Commons
