O-metylotransferaza kwaśnego hormonu juwenilnego
| Identyfikatory | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| kwaśnej O-metylotransferazy hormonu młodzieńczego | |||||||||
| nr WE | 2.1.1.325 | ||||||||
| 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 | ||||||||
| |||||||||
O-metylotransferaza kwaśnego hormonu juwenilnego (JHAMT) to enzym ~ 33 kDa (masa cząsteczkowa zależy od gatunku), który katalizuje konwersję nieaktywnych prekursorów hormonów juwenilnych (JH) do aktywnych JH w końcowych etapach biosyntezy JH w ciałach allata owadów. Dokładniej, enzym katalizuje przeniesienie metylowej z S-adenozylo-L-metioniny (SAM) do grupy karboksylanowej prekursorów JH.
Struktura
Chociaż struktura krystaliczna enzymów JHAMT nie została rozwiązana, symulacje modelowania homologii i dokowania za pomocą Aedes aegypti JHAMT (AaJHAMT) ujawniły, że interakcje enzymów z SAM są bardzo podobne do innych znanych kompleksów metylotransferazy zależnej od SAM (SAM-MT). Dalsza analiza przewidywanej struktury drugorzędowej AaJHAMT pokazuje typowy fałd SAM-MT z 6-niciowym arkuszem β z 9 ⍺-helisami . Te badania dokowania pokazują, że reszta Asp-69 tworzy wiązania wodorowe z dwiema grupami hydroksylowymi rybozy grupy SAM; Asp-49 tworzy również wiązanie wodorowe przez wodę z ugrupowaniem NH3 + SAM . Val-70 i Ile-95 tworzą hydrofobową kieszeń, w której znajduje się adeninowy SAM. Dwie dodatkowe reszty, Gln-14 i Trp-120, tworzą wiązania wodorowe z grupą karboksylową kwasu farnezoesowego (FA) lub kwasu hormonu juwenilnego III (JHA III), aby strukturalnie zorientować cząsteczkę do katalizy. Ile-151, Ile-154, Tyr 155, Leu-158, Val-221 i Val-224 tworzą hydrofobową kieszeń dla węglowego ogona JHA III i FA.
Wygenerowane struktury JHMAT pochodzące z D. melanogaster , B. mori , T. castaneum i A. gambiae zidentyfikowały Asp-41, Asp-69, Gln-14, Trp-120 i Ser-176 jako krytyczne konserwowane reszty dla SAM i rozpoznawanie podłoża.
Rola katalityczna
Enzym katalizuje domniemaną reakcję SN2 , koordynując FA lub JHA III dla łatwego ataku nukleofilowego z tyłu na grupę metylową SAM. Ta reakcja prowadzi do powstania S-adenozylohomocysteiny (SAH) i odpowiedniego estru metylowego . W zależności od taksonomii owada, JHMAT jest ostatnim lub przedostatnim etapem syntezy JH III. Owady Orthoptera , Dictyoptera , Coleoptera i Diptera najpierw metylowany kwas farnezoesowy do farneozatu metylu za pomocą JHAMT, a następnie epoksydowanie za pośrednictwem epoksydazy P450 , w celu uzyskania JH III. Owady z rzędu Lepidoptera najpierw przeprowadzają epoksydację przez epoksydazę P450 w celu przekształcenia kwasu farnezoesowego w JHA III, a następnie metylację zależną od JHAMT w celu wytworzenia hormonu młodzieńczego III. Enzym wykazuje wyższe powinowactwo do JHA III w porównaniu z FA, chociaż inne enzymy wykazują odwrotny wzorzec powinowactwa do substratu.
wykazano , że JHAMT w Drosophila melanogaster (DmJHMAT) ma szeroką specyficzność wobec średniołańcuchowych wolnych kwasów tłuszczowych , gdy enzym ulega rekombinacyjnej ekspresji w E. coli , przekształcając je w estry metylowe kwasów tłuszczowych (FAME). Dokładniej, DmJHAMT jest aktywny wobec kwasów tłuszczowych o wielkości od C12 do C16, wykazując najwyższą aktywność dla kwasu laurynowego , kwasu tłuszczowego C12. Ponieważ FAME są uważane za składnik biodiesla , stwarza to możliwość manipulowania DmJHAMT w celu uzyskania biopaliwa synteza. Należy zauważyć, że DmJHAMT nie wykazuje aktywności katalitycznej w odniesieniu do kwasów tłuszczowych o krótszych łańcuchach C8 i C10.
Funkcja biologiczna
Metamorfoza owadów to ściśle regulowany proces, w który zaangażowane są JH i JHAMT. Funkcją JH u niedojrzałych owadów jest utrzymanie stanu nimfy lub larwy owada poprzez zapobieganie ekspresji pewnych genów, które aktywują szlaki dojrzewania owadów. Gdy owady osiągną swój rozmiar właściwy dla gatunku, korpusy allata zanikają, a produkcja JH zatrzymuje się z powodu zmniejszonej aktywności JHAMT, obniżając stężenia JH, aby umożliwić postęp metamorfozy. W stadium poczwarki D. melanogaster i B. mori spadek stężenia JH koreluje z obniżonym poziomem JHAMT mRNA . Ponadto uważa się, że supresja genu JHAMT ma kluczowe znaczenie w metamorfozie larwalno-poczwarkowej u Tribolium castaneum .
U D. melanogaster DmJHMAT jest kodowany przez gen CG17330/DmJHAMT i jest bardzo specyficznie wyrażany w corpus allatum . Eksperymenty wykazały, że nadekspresja CG17330/DmJHAMT prowadzi do śmiertelności poczwarek i dezorientacji męskich narządów płciowych u D. melanogaster , co sugeruje, że właściwa regulacja czasowa tego genu ma kluczowe znaczenie dla rozwoju Drosophila.
Wiadomo również, że Apis mellifera koduje podobne białko JHAMT (AmJHAMT). Stwierdzono, że cDNA ma długość 1253 bp i koduje białko o długości 278 aminokwasów, które ma 32-36% identyczności z innymi znanymi JHAMT . W okresach rozwoju kastowego larwy królowej zawierały znacznie wyższy poziom mRNA i białka AmJHAMT niż larwy robotnic, co sugeruje, że białko to odgrywa znaczącą rolę w różnicowaniu kastowym pszczół miodnych.