dehydrogenaza szikimowa
| Identyfikatory | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| dehydrogenazy szikimianowej | |||||||||
 | |||||||||
| nr WE | 1.1.1.25 | ||||||||
| nr CAS | 9026-87-3 | ||||||||
| 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 dehydrogenaza szikimianowa ( EC 1.1.1.25 ) jest enzymem katalizującym reakcję chemiczną
- shikimate + NADP + 3-dehydroshikimate + NADPH + H +
Zatem dwoma substratami tego enzymu są szikimat i NADP + , podczas gdy jego 3 produkty to 3-dehydroszikimat , NADPH i H + . Enzym ten bierze udział w fenyloalaniny , tyrozyny i tryptofanu .
Funkcjonować
Dehydrogenaza szikimowa jest enzymem, który katalizuje jeden etap szlaku szikimowego . Szlak ten występuje w bakteriach, roślinach, grzybach, algach i pasożytach i jest odpowiedzialny za biosyntezę aminokwasów aromatycznych ( fenyloalaniny , tyrozyny i tryptofanu ) z metabolizmu węglowodanów. W przeciwieństwie do tego, zwierzętom i ludziom brakuje tego szlaku, stąd produktami tego szlaku biosyntetycznego są niezbędne aminokwasy , które muszą być pozyskiwane z diety zwierzęcia.
Istnieje siedem enzymów, które odgrywają rolę w tym szlaku. Dehydrogenaza szikimianowa (znana również jako dehydrogenaza 3-dehydroszikimianowa) jest czwartym etapem siedmioetapowego procesu. Ten etap przekształca 3-dehydroszikimat w szikimat, a także redukuje NADP + do NADPH.
Nomenklatura
Enzym ten należy do rodziny oksydoreduktaz , w szczególności tych działających na grupę CH-OH dawcy z NAD + lub NADP + jako akceptorem. Systematyczna nazwa tej klasy enzymów to shikimate:NADP + 3-oksydoreduktaza . Inne powszechnie używane nazwy to:
- reduktaza dehydroszikimowa,
- oksydoreduktaza szikimowa,
- szikimat:NADP + oksydoreduktaza,
- reduktaza 5-dehydroszikimianowa,
- 5-dehydrogenaza szikimianowa,
- reduktaza 5-dehydroszikimowa,
- reduktaza DHS,
- shikimate: NADP + 5-oksydoreduktaza i
- AroE.
Reakcja
Dehydrogenaza szikimianowa katalizuje odwracalną, zależną od NADPH reakcję 3-dehydroszikimatu do szikimatu. Enzym redukuje podwójne wiązanie węgiel-tlen karbonylowej grupy funkcyjnej do grupy hydroksylowej (OH), wytwarzając anion szikimowy . Reakcja jest zależna od NADPH, przy czym NADPH jest utleniany do NADP + .
Struktura
Domena terminala N
| Dehydrogenaza szikimianowa, domena N-końcowa | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Dehydrogenaza szikimianowa AroE skompleksowana z +
| |||||||||
| identyfikatorami NADP | |||||||||
| Symbol | Shikimate_dh_N | ||||||||
| Pfam | PF08501 | ||||||||
| InterPro | IPR013708 | ||||||||
| SCOP2 | 1vi2 / ZAKRES / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
Domena wiążąca substrat dehydrogenazy szikimianowej znaleziona na N-końcu wiąże się z substratem , 3-dehydroszikimatem. Uważa się, że jest to domena katalityczna. Ma strukturę sześciu nici beta tworzących skręcony arkusz beta z czterema helisami alfa.
Domena terminala C
| Shikimate Dehydrogenaza C-końcowa | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 reduktaza glutamylo-tRNA z methanopyrus kandleri
| |||||||||
| Identyfikatory | |||||||||
| Symbol | Shikimate_DH | ||||||||
| Pfam | PF01488 | ||||||||
| Klan Pfam | CL0063 | ||||||||
| InterPro | IPR006151 | ||||||||
| SCOP2 | 1nyt / ZAKRES / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
Domena C-końcowa wiąże się z NADPH. Ma specjalną strukturę, fałdę Rossmanna , w której sześciopasmowy, skręcony i równoległy arkusz beta z pętlami i helisami alfa otacza rdzeń arkusza beta.
Struktura dehydrogenazy szikimianowej charakteryzuje się dwiema domenami, dwiema helisami alfa i dwoma arkuszami beta z dużą szczeliną oddzielającą domeny monomeru. Enzym jest symetryczny. Dehydrogenaza szikimianowa ma również miejsce wiązania NADPH, które zawiera fałd Rossmanna. To miejsce wiązania zwykle zawiera pętlę P glicyny. Domeny monomeru wykazują znaczną elastyczność, co sugeruje, że enzym może otworzyć się blisko, aby związać się z substratem 3-dehydroszikimatem. Między domenami a miejscem wiązania NADPH zachodzą interakcje hydrofobowe. Ten hydrofobowy rdzeń i jego interakcje blokują kształt enzymu, mimo że enzym jest strukturą dynamiczną. Istnieją również dowody na to, że struktura enzymu jest zachowana, co oznacza, że struktura przyjmuje ostre zakręty, aby zajmować mniej miejsca.
paralogi
Escherichia coli ( E. coli ) wykazuje ekspresję dwóch różnych form dehydrogenazy szikimianowej, AroE i YdiB. Te dwie formy są swoimi paralogami. Dwie formy dehydrogenazy szikimianowej mają różne sekwencje pierwszorzędowe w różnych organizmach, ale katalizują te same reakcje. Istnieje około 25% podobieństwa między sekwencjami AroE i YdiB, ale ich dwie struktury mają podobne struktury z podobnymi fałdami. YdiB może wykorzystywać NAD lub NADP jako kofaktor, a także reaguje z kwasem chinowym. Oba mają wysokie powinowactwo do swoich ligandów, na co wskazuje ich podobny enzym ( Km ) wartości. Obie formy enzymu są regulowane niezależnie.
Aplikacje
Szlak szikimowy jest celem dla herbicydów i innych nietoksycznych leków, ponieważ szlak szikimowy nie występuje u ludzi. Glifosat , powszechnie stosowany herbicyd, jest inhibitorem syntazy 3-fosforanu 5-enolopirogronianu szikimatu lub syntazy EPSP , enzymu szlaku szikimowego. Problem polega na tym, że ten herbicyd był używany przez około 20 lat, a teraz pojawiły się rośliny odporne na glifosat. Ma to znaczenie dla badań nad dehydrogenazą szikimianową, ponieważ ważne jest utrzymanie różnorodności w procesie blokowania enzymów na szlaku szikimowym, a przy dalszych badaniach dehydrogenaza szikimowa może być kolejnym enzymem, który zostanie zahamowany na szlaku szikimowym. W celu zaprojektowania nowych inhibitorów konieczne było wyjaśnienie struktur wszystkich enzymów w szlaku. Obecność dwóch postaci enzymu komplikuje projektowanie potencjalnych leków, ponieważ jedna z nich może kompensować hamowanie drugiej. Również tam baza danych TIGR pokazuje, że istnieje 14 gatunków bakterii z dwiema formami dehydrogenazy szikimianowej. Jest to problem dla producentów leków, ponieważ istnieją dwa enzymy, które potencjalny lek musiałby hamować w tym samym czasie.
Dalsza lektura
- Balinsky D, Davies DD (1961). "Biosynteza aromatów w roślinach wyższych. 1. Wytwarzanie i właściwości reduktazy dehydroszikimowej" . Biochem. J. _ 80 (2): 292-6. doi : 10.1042/bj0800292 . PMC 1243996 . PMID 13686342 .
- Mitsuhashi S, Davis BD (1954). „Biosynteza aromatyczna. XIII. Konwersja kwasu chinowego do kwasu 5-dehydrochinowego przez dehydrogenazę chinową”. Biochim. Biofiza. Akta . 15 (2): 268–80. doi : 10.1016/0006-3002(54)90069-4 . PMID 13208693 .
- Yaniv H, Gilvarg C (1955). „Biosynteza aromatyczna. XIV. Reduktaza 5-dehydroszikimowa”. J. Biol. chemia . 213 (2): 787–95. PMID 14367339 .
- Chaudhuri S, Coggins JR (1985). „Oczyszczanie dehydrogenazy szikimianowej z Escherichia coli ” . Biochem. J. _ 226 (1): 217–23. doi : 10.1042/bj2260217 . PMC 1144695 . PMID 3883995 .
- Anton IA, Coggins JR (1988). „Sekwencjonowanie i nadekspresja genu Escherichia coli aroE kodującego dehydrogenazę szikimianową” . Biochem. J. _ 249 (2): 319–26. doi : 10.1042/bj2490319 . PMC 1148705 . PMID 3277621 .
