Długołańcuchowy alkohol O-acylotransferaza tłuszczowa
| długołańcuchowe | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| identyfikatory O-acylotransferazy tłuszczowej alkoholu | |||||||||
| nr WE | 2.3.1.75 | ||||||||
| nr CAS | 64060-40-8 | ||||||||
| 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 | ||||||||
| Ontologia genów | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
W enzymologii długołańcuchowa alkoholowa O-acylotransferaza tłuszczowa ( EC 2.3.1.75 ) jest enzymem , który katalizuje reakcję chemiczną
- acylo-CoA + długołańcuchowy alkohol CoA + długołańcuchowy ester
Zatem dwoma substratami tego enzymu są acylo-CoA i alkohol o długim łańcuchu , podczas gdy jego dwoma produktami są CoA i ester o długim łańcuchu.
Enzym ten należy do rodziny transferaz , w szczególności tych acylotransferaz przenoszących grupy inne niż grupy aminoacylowe. Systematyczna nazwa tej klasy enzymów to acylo-CoA: O-acylotransferaza alkoholowa o długim łańcuchu . Inne powszechnie używane nazwy to syntaza woskowa i syntaza woskowo-estrowa . Ogólnie rzecz biorąc, syntazy woskowe naturalnie akceptują grupy acylowe o długości łańcucha węglowego C16 lub C18 oraz liniowe alkohole o długości łańcucha węglowego w zakresie od C12 do C20.
Zmiana
Istnieją trzy niepowiązane rodziny syntaz woskowych występujące w wielu organizmach, w tym w bakteriach, roślinach wyższych i zwierzętach, w dwóch znanych różnych postaciach: albo jako enzym syntazy woskowej, który występuje głównie u eukariontów, albo jako enzym z podwójną syntazą woskową i acylo-CoA: funkcja acylotransferazy diacyloglicerolu, która jest często końcowym enzymem w szlaku biosyntezy odpowiedzialnym za wytwarzanie estrów woskowych z alkoholi tłuszczowych i acylo-CoA tłuszczowych i występuje głównie u prokariotów .
Bakterie prokariotyczne
Acinetobacter
Często pojawiają się doniesienia o biosyntezie estrów woskowych u bakterii z rodzaju Acinetobacter . W szczególności wykazano, że Acinetobacter calcoaceticus Szczep ADP1 syntetyzuje estry woskowe poprzez dwufunkcyjną syntazę estru woskowego / acylo-CoA: acylotransferazę diacyloglicerolu (WS / DGAT) i że ten kompleks może być funkcjonalnie wyrażany w różnych gospodarzach bakteryjnych, co sugeruje potencjał do potencjalnej produkcji mikrobiologicznej tanich estrów woskowych podobnych do jojoby . Co więcej, był to pierwszy przypadek wykrycia bakteryjnego WS/DGAT. Wreszcie, Acinetobacter został uznany za alternatywne źródło produkcji estrów woskowych podobnych do jojoby, ale jest ograniczony faktem, że zawartość estrów woskowych nigdy nie przekracza 14% suchej masy komórki.
Rhodococcus jostii RHA1
Naukowcy zidentyfikowali co najmniej 14 genów w genomie Rhodococcus jostii RHA1, które kodują domniemaną syntazę estru woskowego/acylo-CoA: acylotransferazę diacyloglicerolu (WS/DGAT) o długości od 430 do 497 reszt aminokwasowych, z wyjątkiem produktu atf121, który składał się z z 301 reszt aminokwasowych.
Inne bakterie, które, jak wykazano, wytwarzają estry woskowe poprzez homologi genu WS/DGAT, obejmują Psychrobacter arcticus 273-4 i P. Cryohalolentis K5 , z tylko jedną kopią genu WS/DGAT, M. aquaeolei VT8 , z 4 homologi dla WS/DGAT i A. Baylyi , z mieszaniną estrów woskowych, mimo że ma tylko jeden gen kodujący WS/DGAT. Wykazano również, że „M. tuberculosis” zawiera 15 genów atf kodujących WS/DGAT. Kilka z tych bakteryjnych enzymów WS/DGAT ma szeroki zakres substratów, mimo że naturalnie wytwarza niewielki zakres estrów woskowych.
Rośliny
Arabidopsis thaliana
Naukowcy zidentyfikowali również, scharakteryzowali i wykazali, że gen WSD1 w Arabidopsis thaliana koduje dwufunkcyjny enzym syntazy estru woskowego / acylotransferazy diacyloglicerolu, który jest osadzony w błonie ER, w której część syntazy woskowej ma kluczowe znaczenie dla syntezy estru woskowego przy użyciu długołańcuchowych i bardzo długołańcuchowe alkohole pierwszorzędowe z kwasami tłuszczowymi C.
Jojoba
Chociaż pierwszą syntazę woskową w roślinach zidentyfikowano w roślinie jojoba , syntazy woskowej jojoba nie można było funkcjonalnie wyrazić w mikroorganizmach, takich jak E. coli i S. cerevisiae .
Zwierząt
Ptaki
Wykazano, że produkty enzymatyczne sekwencji genów AdWS4, TaWS4, GgWS1, GgWS2, GgWS4 i GgDGAT1 katalizują syntezę estrów woskowych u kilku gatunków ptaków.
Ssaki
Naukowcy odkryli cDNA kodujący syntazę woskową w gruczole napletkowym myszy. Ponadto wykazano, że gen syntazy woskowej znajduje się na chromosomie X, którego ekspresja prowadzi do tworzenia monoestrów woskowych z prostołańcuchowych, nasyconych, nienasyconych i wielonienasyconych alkoholi i kwasów tłuszczowych oraz że tworzenie estrów woskowych u ssaków obejmuje dwuetapowy szlak biosyntezy z udziałem reduktazy tłuszczowego acylo-CoA i enzymów syntazy woskowej.
ludzie
Wykazano, że enzymy wytwarzane przez geny AWAT1 i AWAT2 sprzężone z chromosomem X estryfikują długołańcuchowe alkohole z wytworzeniem estrów woskowych i ulegają głównie ekspresji w skórze. Oba enzymy mają odmienne specyficzności substratowe: AWAT1 preferuje alkohol decylowy (C10) i AWAT2 preferują alkohole C16 i C18 przy użyciu oleoilo-CoA jako donora acylu. Jednak przy użyciu alkoholu acetylowego jako akceptora acylowego, AWAT1 preferuje nasycone grupy acylowe, podczas gdy AWAT2 wykazuje aktywność ze wszystkimi czterema acylo-CoA i działa dwa razy lepiej z nienasyconymi acylo-CoA niż z nasyconymi. Wraz z mysią syntazą estrów woskowych, AWAT1 i AWAT2 są prawdopodobnie najbardziej znaczącymi czynnikami przyczyniającymi się do produkcji estrów woskowych u ssaków.
Struktura enzymu
Chociaż funkcja cząsteczki została zbadana, jej struktura nie została jeszcze zidentyfikowana.
Znaczenie przemysłowe
Istnieje duże zapotrzebowanie na produkcję na dużą skalę tanich estrów woskowych podobnych do jojoby, ponieważ mają one wiele zastosowań komercyjnych. Naukowcy znaleźli sposób na osiągnięcie znacznej biosyntezy i akumulacji lipidów obojętnych w „ E. coli ”, uwzględniając możliwości ekonomicznej biotechnologicznej produkcji tanich odpowiedników oleju jojoba , których zastosowanie było wcześniej ograniczane przez jego wysoką cenę skutkującą ograniczeniem do zastosowań medycznych i kosmetycznych.
Ponadto dotychczas zdobyta wiedza na temat specyficzności substratowej różnych form syntazy woskowej pozwala naukowcom badać wykorzystanie komórek drożdży, w szczególności Saccharomyces cerevisiae , do produkcji biodiesla. „ S. Cerevisiae ” to dobrze udokumentowany mikroorganizm przemysłowy, łatwy w uprawie, manipulacji genetycznej, szybkim wzroście i metabolizmie kwasów tłuszczowych, co czyni go idealnym kandydatem do ekspresji estrów woskowych. S. Cerevisiae jest ponadto odpowiedni do tego zadania, ponieważ wytwarzają niezbędne reagenty dla syntaz woskowych do tworzenia estrów woskowych. Naukowcy zbadali możliwość ekspresji różnych genów syntazy woskowej, w tym A. baylyi ADP1, M. hydrocarbonoclasticus DSM 8798 , R. opacus PD630 , M. musculus C57BL/6 i P. arcticus 273-4 , w S. cerevisiae , i okazało się, że Marinobacter hydrocarbonoclasticus DSM 8798 był najbardziej skuteczny, ponieważ wykazywał najwyższą względną preferencję dla etanolu, umożliwiając w ten sposób produkcję paliw typu biodiesel, częściowo wykorzystując wyuzdaną naturę enzymu.
- Wu, XY, Moreau RA, Stumpf PK (1981). „Badania biosyntezy wosków poprzez rozwój nasion jojoba. 3 Biosynteza estrów wosków z acylo-CoA i długołańcuchowych alkoholi”. Lipidy . 16 (12): 897–902. doi : 10.1007/BF02534995 . S2CID 34662644 .
