Декарбоксилаза феруловой кислоты - Ferulic acid decarboxylase - Wikipedia
| AnFDC1 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Димер Fdc1 из Aspergillus niger. PDB файл: 4ZA4 | |||||||||
| Идентификаторы | |||||||||
| Номер ЕС | 4.1.1.102 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Просмотр IntEnz | ||||||||
| БРЕНДА | BRENDA запись | ||||||||
| ExPASy | Просмотр NiceZyme | ||||||||
| КЕГГ | Запись в KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| ПРИАМ | профиль | ||||||||
| PDB структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| |||||||||
Феруловая кислота декарбоксилазы (Fdc) декарбоксилазы ферменты способный к обратимый декарбоксилирование ароматических карбоновых кислот, таких как феруловая кислота и коричная кислота.[1] Fdc являются грибковый гомологи из Кишечная палочка Фермент UbiD [2] который участвует в биосинтезе убихинона.[3] Это помещает Fdc в более широкое семейство ферментов UbiD, представляя отдельную кладу внутри семейства. [2]Присутствие fdc1 и связанные pad1 гены (Pad1, гомологичный UbiX в Кишечная палочка) было показано, что требуется для декарбоксилирования фенилакриловых кислот в Saccharomyces cerevisiae.[4]
В 2015 г. кофактор прФМН был обнаружен в активный сайт Fdc1 из Aspergillus niger (AnFdc) автор: кристаллография,[5] до этого генетические исследования привели к предположению, что и UbiD, и UbiX кодируемые изофункциональные декарбоксилазы.[6] На самом деле UbiX / Pad оказались флавин прейлтрансферазы[7] поставка кофактора prFMN в UbiD / Fdc[5] где он используется для обратимого декарбоксилирования субстратов альфа-бета ненасыщенных карбоновых кислот.[2] С момента открытия prFMN AnFDC стал наиболее хорошо изученным представителем семейства ферментов UbiD. [8]
Механизм AnFDC
В той же статье, в которой была выведена структура prFMN в активном центре AnFdc1, было предложено механизм, с помощью которого Fdc1 декарбоксилирует α, β-ненасыщенные карбоновые кислоты.[5] Не все ферменты UbiD декарбоксилат акриловая кислота субстраты и другие механизмы могут играть роль альтернативных субстратов.[9] В случае AnFdc1 было отмечено, что prFMN демонстрирует характеристику азометин-илида C4a-N5 + = C1 ’(Фиг.1). Это хорошо известный 1,3-диполь в органической химии, расположенный в активном центре фермента рядом с субстратом α, β-ненасыщенной карбоновой кислоты, который содержит 1,3-диполярофил. Таким образом, было предложено 1,3-диполярное циклоприсоединение механизм отвечает за ферментативное декарбоксилирование. Это было подтверждено в более поздней статье. [8]
Механизм, предложенный в [5] для 1,3-диполярного циклоприсоединения с помощью Fdc1 выглядит следующим образом (промежуточные соединения представлены на рисунке 1):
- 1,3-диполярное циклоприсоединение между prFMNиминий а α, β-ненасыщенный субстрат приводит к пирролидин циклоаддукт (Int1)
- Этот циклоаддукт пирролидина поддерживает одновременное декарбоксилирование и раскрытие цикла, что приводит к образованию отличного аддукта prFMN-алкен (Int2)
- Консервированный глютаминовая кислота остаток (E282) отдает протон алкен фрагмент, приводящий ко второму пирролидиновому циклоаддукту (Int3)
- Реакция завершается циклоэлиминированием Int3 и высвобождение алкенового продукта и CO2
Далее в исследовании были представлены доказательства 1,3-диполярного циклоприсоединения,[8] из-за подозрения на оборот коричной кислоты кристаллическая структура AnFdc1 в комплексе с α-фторкоричной кислотой показала, что углеродные атомы субстрата Cα и Cβ расположены непосредственно над prFMNиминий C1 ’и C4a соответственно (показано как Sub на рисунке 1 - с коричной кислотой в отличие от α-фторкоричной кислоты). Было подтверждено связывание коричной кислоты аналогичным образом с использованием неактивных кристаллов AnFdc1, содержащих FMN. Мутант AnFdc1 E282Q, кристаллизованный с помощью коричной кислоты, обнаружил структуру, соответствующую Int2 видов, это было воспринято как означающее, что прохождение цикла 1,3-диполярной циклообработки было остановлено, поскольку E282 неспособен отдать протон алкеновому фрагменту.
Чтобы соблюдать Int1 и Int3 структуры алкин были использованы аналоги. Подобно алкенам, эти соединения могут также действовать как диполярофилы, но циклоприсоединение может давать циклодукт, содержащий двойную связь. Неактивный фермент AnFdc1 (с prFMNрадикальный связанная) совместно кристаллизовалась с фенилпропиоловая кислота выявили связывание аналогичным образом с α-фторкоричной кислотой AnFdc1 и коричной кислотой AnFdc1 с FMN, связанным (Ингибировать). Активный фермент AnFdc1, сокристаллизованный с фенилпропиоловой кислотой, показал четкую плотность для 3-пирролинциклоаддукта (Int3 ’) между алкином и prFMNиминий. Int3 ’ представляет собой структуру после декарбоксилирования, поэтому предполагалось, что за время, необходимое для кристаллизации (~ 24 ч), декарбоксилирование произошло. Используя процедуру быстрого вымачивания, наблюдали другой циклодукт, который сохранил карбоксильный фрагмент (Int1 ’).
Рекомендации
- ^ https://www.uniprot.org/uniprot/A0A3F3RNU4
- ^ а б c Маршалл С.А., Пейн К.П., Лейс Д. Система UbiX-UbiD: биосинтез и использование пренилированного флавина (prFMN). Архивы биохимии и биофизики. 2017; 632: 209-21.
- ^ Aussel L, Pierrel F, Loiseau L, Lombard M, Fontecave M, Barras F. Биосинтез и физиология кофермента Q в бактериях. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Биоэнергетика. 2014; 1837 (7): 1004-11.
- ^ Mukai N, Masaki K, Fujii T., Kawamukai M, Iefuji H. PAD1 и FDC1 необходимы для декарбоксилирования фенилакриловых кислот в Saccharomyces cerevisiae. Журнал биологии и биоинженерии. 2010; 109 (6): 564-9.
- ^ а б c d Пейн КАП, Уайт, доктор медицины, Фишер К., Хара Б., Бейли С.С., Паркер Д. и др. Новый кофактор поддерживает декарбоксилирование α, β-ненасыщенных кислот посредством 1,3-диполярного циклоприсоединения. Природа. 2015; 522 (7557): 497-501.
- ^ Чжан Х., Явор GT. Регуляция изофункциональных генов ubiD и ubiX пути биосинтеза убихинона Escherichia coli. Письма о микробиологии FEMS. 2003; 223 (1): 67-72.
- ^ Уайт, доктор медицины, Пейн К.А.П., Фишер К., Маршалл С.А., Паркер Д., Рэттрей Н.Дж.В. и др. UbiX - это флавин-пренилтрансфераза, необходимая для биосинтеза бактериального убихинона. Природа. 2015; 522: 502.
- ^ а б c Бейли С.С., Пейн КАП, Саарет А., Маршал С.А., Гостимская И., Косов И. и др. Ферментативный контроль конформации цикладдукта обеспечивает обратимое 1,3-диполярное циклоприсоединение в prFMN-зависимой декарбоксилазе. Химия природы. 2019.
- ^ Лейс Д. Метаморфозы флавинов: трансформация кофакторов посредством пренилирования. Текущее мнение в химической биологии. 2018; 47: 117-25.