N-glikosiltransferaz - N-glycosyltransferase

Glikosil transferaz ailesi 41
Tanımlayıcılar
SembolGT41
PfamPF13844
CAZyGT41

N-glikosiltransferaz bir enzim bireyi aktaran prokaryotlarda altıgenler üstüne kuşkonmaz bir kullanarak substrat proteinlerinde yan zincirler nükleotid - sitoplazma içinde bağlı aracı. Normalden farklıdırlar N-glikosile edici enzimler, hangileri oligosakariltransferazlar önceden monte edilmiş transfer oligosakkaritler. Her iki enzim ailesi de paylaşılan bir amino asit dizisi asparagin —- hariç herhangi bir amino asit prolin —serin veya treonin (N – x – S / T), bazı varyasyonlarla.

Bakterilerde bu tür enzimler bulunmuştur Actinobacillus pleuropneumoniae (kimin N-glikosiltransferaz, bu enzim ailesinin en iyi araştırılmış üyesidir) ve Haemophilus influenzae ve daha sonra diğer bakteri türlerinde Escherichia coli. N-glikosiltransferazlar genellikle hedef alır yapıştırıcı bakteri hücrelerinin bağlanmasında rol oynayan proteinler epitel (içinde patojenik bakteri ); glikosilasyon yapıştırıcıların stabilitesi ve işlevi için önemlidir.

Tarih ve tanım

N-glikosiltransferaz aktivitesi ilk olarak 2003 yılında St. Geme tarafından keşfedilmiştir. et al. içinde Haemophilus influenzae[1] ve 2010 yılında yeni bir glikosiltransferaz türü olarak tanımlanmıştır.[2] Actinobacillus pleuropneumoniae N-glikosiltransferaz, bu ailenin en iyi araştırılmış enzimidir.[3][4] Başlangıçta, protein glikosilasyonu tamamen bir ökaryotik süreç[5] bu tür süreçler keşfedilmeden önce prokaryotlar, dahil olmak üzere N-glikosiltransferazlar.[3]

Biyokimya

N-glikosiltransferazlar alışılmadık bir[a] bir çeşit glikosiltransferaz hedef proteine ​​tek heksozları birleştiren.[6][7][4] Şekerlerin eklenmesi azot bir atom amid grubu - bir amid grubu gibi kuşkonmaz - gerektirir enzim olarak elektronlar nitrojen yerelleştirilmiş içinde pi elektronu amid karbonlu sistem. Aktivasyon için birkaç mekanizma önerilmiştir. Bunların arasında bir protonsuzlaşma amid, arasındaki bir etkileşim hidroksil alt tabakadaki grup sekon amid ile[9] (glikosilasyon oranlarının sekondaki ikinci amino asidin bazikliği ile arttığı gerçeğiyle desteklenen bir teori[10]) ve ilgili iki etkileşim asidik her biri ile enzimdeki amino asitler hidrojen amid grubunun atomu. Bu mekanizma tarafından desteklenmektedir röntgen glikosilasyon süreçleri ile ilgili yapılar ve biyokimyasal bilgiler; etkileşim, yerelleştirmeyi bozar ve nitrojenin elektronlarının bir nükleofilik şeker substratına saldırı.[8]

N-glikosiltransferazlar Actinobacillus pleuropneumoniae[11] ve Haemophilus influenzae kullan kuşkonmaz -amino asit-serin veya treonin hedef sekanslar olarak sekanslar, oligosakariltransferazlar tarafından kullanılan aynı sekans.[12] glutamin -469 kalıntı Actinobacillus pleuropneumoniae N-glikosiltransferaz ve diğer homologları N-glikosiltransferazlar, enzimin seçiciliği için önemlidir.[13] Enzim aktivitesi, özellikle beta döngü yapıları ile sekon etrafındaki amino asitlerden etkilenir.[14] En azından Actinobacillus pleuropneumoniae N-glikosiltransferaz ayrıca hidrolize etmek substrat yokluğunda şeker nükleotidleri,[15] glikosiltransferazlarda sıklıkla görülen bir model,[16] ve bazı N-glikosiltransferazlar ek heksozlar ekleyebilir oksijen proteine ​​bağlı heksozun atomları.[7] Ntarafından glikosilasyon Actinobacillus pleuropneumoniae HMW1C gerektirmez metaller,[11] diğerlerinde yapılan gözlemlerle tutarlı GT41 ailesi glikosiltransferazlar[17] ve oligosakariltransferazlardan bir ayrım.[11]

Sınıflandırma

Yapısal olarak N-glikosiltransferazlar GT41 glikosiltransferaz ailesine aittir ve benzer protein Ö-GlcNAc transferaz çeşitli ökaryotik enzim nükleer, mitokondriyal ve sitozolik hedefler.[8] Düzenli Nbağlı oligosakariltransferazlar farklı bir protein ailesine aittir, STT3.[18] Haemophilus influenzae N-glikosiltransferaz, homolojileri olan alanlara sahiptir. glutatyon S-transferaz ve glikojen sentaz.[19]

N-glikosiltransferazlar, iki fonksiyonel sınıfa ayrılır, birincisi (örn. Yersinia, Escherichia coli ve Burkholderia sp.) ile bağlantılıdır trimerik ototransporter adhezinler ikincisi ise genomik olarak ribozom ve karbonhidrat metabolizmasıyla ilişkili proteinlere bağlı enzimlere sahiptir (örn. Actinobacillus pleuropneumoniae, Haemophilus ducreyi ve Kingella kingae ).[20]

Fonksiyonlar

Nbağlantılı glikosilasyon önemli bir süreçtir, özellikle ökaryotlar tüm proteinlerin yarısından fazlasının sahip olduğu Nbağlı şekerler[12] ve glikosilasyonun en yaygın şekli olduğu yer.[21] Süreçler de önemlidir prokaryotlar[12] ve arkeanlar.[22] Hayvanlarda, örneğin endoplazmik retikulum ve çeşitli işlevleri bağışıklık sistemi glikosilasyona bağlıdır.[9][b]

Ana substratlar N-glikosiltransferazlar adezinler.[8] Adhezinler, bir yüzeyi kolonize etmek için kullanılan proteinlerdir. mukozal patojenik bakteri durumunda yüzey.[25] N-glikosiltransferaz homologları, patojenik gammaproteobacteria,[26] gibi Yersinia ve diğeri pasteurellaceae.[8] Bu homologlar çok benzer Actinobacillus pleuropneumoniae enzim ve glikosile edebilir Haemophilus influenzae HMW1A yapıştırıcı.[27]

N-glikosiltransferazlar yeni olabilir glikomühendislik araç[28] işlevlerini yerine getirmek için bir lipit taşıyıcıya ihtiyaç duymadıkları düşünüldüğünde.[29] Glikosilasyon, birçok proteinin işlevi için önemlidir ve glikosile edilmiş proteinlerin üretimi zor olabilir.[24] Glikomühendislik araçlarının potansiyel kullanımları şunları içerir: aşılar proteine ​​bağlı polisakkaritlere karşı.[30]

Örnekler

  • Actinobacillus pleuropneumoniae HMW1C ile homolog bir glikosiltransferaza sahiptir N-glikosilat Haemophilus influenzae HMW1A proteini.[12] Yerel alt tabakalar otomatik taşıyıcı içindeki adezinler Actinobacillus pleuropneumoniae[31] AtaC gibi[32] ve diğeri pasteurellaceae.[33] Aynı hedef sekansı kullanır. Haemophilus influenzae HMW1C enzimi[11] ve oligosakariltransferazlar[28] ve bu sıralama seçiminin moleküler taklit nedenleri.[34] Ek olarak, diğer dizileri de hedefleyebilir[8] böyle homoserin,[35] ancak kuşkonmazlara karşı etkisizdir ve ardından bir prolin.[11] Genel olarak, bu enzim, sekon ile proteinleri hedeflemede nispeten spesifik değildir.[36] Glutamin kullanıp kullanamayacağına dair çelişkili raporlar var[35][11] veya heksoz-heksoz birleştirme gerçekleştirin[12][37] ama bir Ö-glikosiltransferaz.[34] Ayrıca, bu enzim tercihen kullanır UDP UDP-galaktoz üzerinden glikoz,[11] ve ayrıca kullanabilir pentozlar, mannoz ve GSYİH bağlı şekerler ancak ikame edilmiş heksozlar gibi N-asetilglukozamin.[15] Yapısı ve substrat bağlanmasında yer alan siteler aydınlatılmıştır.[38] N-glikosiltransferaza, glikozu proteine ​​bağlı bir glikana bağlayan başka bir glikosiltransferaz eşlik eder,[39] ve iki glikosiltransferaz, bir operon üçüncü bir protein ile birlikte metiltiolasyon nın-nin ribozomlar.[40]
  • Agregatibakter afrofil bir HMW1C homologunu ifade eder.[41] HMW1C homologunun substratı Agregatibakter afrofil EmaA olarak adlandırılır ve bir otomatik taşıyıcı protein.[41] Agregatibakter afrofil glikosiltransferaz, bakterinin yapışması için önemlidir. epitel.[42]
  • İçinde Haemophilus influenzae (bir solunum sistemi patojen[7]), N-glikosiltransferaz HMW1C bağlanır galaktoz ve glikoz bir nükleotid HMW1A yapıştırıcısına taşıyıcı. İşlem, HMW1A proteininin stabilitesi için önemlidir. Özellikle HMW1C, N – X – S / T kullanır sekon bir substrat olarak, aynı sekon tarafından hedeflenen oligosakariltransferaz,[12] ve ayrıca zaten proteine ​​bağlı bir heksoza ek heksozlar ekleyebilir.[43] Şekerler bir UDP taşıyıcı,[22][8] enzimin kendisi sitoplazmik ve alt tabakası HMW1A üzerine 47 heksoz aktarır,[22][21] ancak tüm aday sekonlar hedeflenmemiştir.[29] Benziyor Ö-glikosiltransferazlar bazı yönlerden N-glikosile edici enzimler,[44] ve çok benzer Actinobacillus pleuropneumoniae enzim.[29] Yapısal olarak, iki alt etki alanına sahip bir GT-B katına sahiptir. Rossmann kıvrımı ve bir AAD alanı.[43] Sekonu içeren amino asit sekanslarının içinde seçildiğine dair kanıt vardır. Haemophilus influenzae proteinler, muhtemelen çünkü N-glikosiltransferaz hedefe özel değildir ve sekonların varlığı, hedef dışı proteinlerin zararlı glikosilasyonuna neden olabilir.[45] Haemophilus influenzae ek bir HMW1C homologu olan HMW2C,[46] HMW2 adhezin ile birlikte benzer bir substrat-enzim sistemi oluşturur.[43] Genomik mahal HMW1C, HMW1A lokusunun hemen yanındadır.[47]
  • Enterotoksijenik Escherichia coli kullanır N-glikosiltransferaz, EtpA proteinini modifiye etmek için EtpC olarak adlandırılır. ortolog HMW1A'ya kadar Haemophilus influenzae.[48] EtpA, bağırsak epiteline bağlanmaya aracılık eden bir adezin olarak çalışır.[6] ve glikosilasyonun başarısızlığı, bağlılık bakterilerin davranışı.[20]
  • Kingella kingae bir HMW1C homologunu ifade eder.[41] otomatik taşıyıcı protein Knh HMW1C homologunun substratıdır Kingella kingae. Glikosilasyon işlemi, yeteneği için önemlidir. Kingella kingae bakteri agregaları oluşturmak ve bağlanmak için epitel;[49] yokluğunda yapışma ve ifade Knh protein bozulmuştur.[42] Glikosilasyon süreci Kingella kingae mutabakat sekonuna kesinlikle bağlı değildir.[50]
  • Yersinia enterocolitica işlevsel bir N-glikosiltransferaz.[18][8] Aynı zamanda HMW1C'ye benzer bir proteine ​​sahiptir, ancak aynı aktiviteye sahip olup olmadığı bilinmemektedir.[48]
  • Başka homologlar da bulundu Burkholderia Türler, Escherichia coli, Haemophilus ducreyi, Mannheimia Türler, Xanthomonas Türler, Yersinia pestis ve Yersinia psödotüberküloz.[6][1]

Notlar

  1. ^ Düzenli N-glikosiltransferazlar oligosakkarit - transfer eden enzimler.[6][7][4] Her iki enzim ailesi de şekeri nitrojene bağlasa da, Haemophilus influenzae N-glikosiltransferaz, oligosakariltransferazlara benzerlik göstermez[8] ve bağımsız olarak evrimleşmiş görünmektedir.[1]
  2. ^ N-glikosilasyon tipik olarak aşağıdakilerin eklenmesini içerir oligosakkaritler -e kuşkonmaz amino grupları proteinlerde;[12] asparajini genellikle iki amino asidi daha sonra bir serin veya a treonin.[23] Çoğu durumda oligosakkarit, bir izoprenoit gibi taşıyıcı,[22] kullanılan çeşitli oligosakkaritler ile.[24]

Referanslar

  1. ^ a b c Nothaft ve Szymanski 2013, s. 6916.
  2. ^ Choi vd. 2010, s. 2.
  3. ^ a b Song vd. 2017, s. 8856.
  4. ^ a b c Naegeli ve Aebi 2015, s. 11.
  5. ^ Nothaft ve Szymanski 2013, s. 6912.
  6. ^ a b c d Çimen, Susan; Lichti, Cheryl F .; Townsend, R. Reid; Gross, Julia; Iii, Joseph W. St Geme (27 Mayıs 2010). "Haemophilus influenzae HMW1C Proteini, Heksoz Kalıntılarını HMW1 Adhezinindeki Asparagin Bölgelerine Aktaran bir Glikosiltransferazdır". PLOS Patojenleri. 6 (5): 6. doi:10.1371 / journal.ppat.1000919. ISSN  1553-7374. PMC  2877744. PMID  20523900.
  7. ^ a b c d Gawthorne vd. 2014, s. 633.
  8. ^ a b c d e f g h Naegeli vd. 2014, s. 24522.
  9. ^ a b Naegeli vd. 2014, s. 24521.
  10. ^ Bause & Legler 1981, s. 644.
  11. ^ a b c d e f g Schwarz vd. 2011, s. 35273.
  12. ^ a b c d e f g Schwarz vd. 2011, s. 35267.
  13. ^ Song vd. 2017, s. 8861.
  14. ^ Bause, E (1 Şubat 1983). "Yapısal gereklilikler N- proteinlerin glikosilasyonu. Konformasyonel problar olarak prolin peptidleri ile yapılan çalışmalar ". Biyokimyasal Dergisi. 209 (2): 331–336. doi:10.1042 / bj2090331. ISSN  0264-6021. PMC  1154098. PMID  6847620.
  15. ^ a b Naegeli vd. 2014, s. 24524.
  16. ^ Naegeli vd. 2014, s. 24530.
  17. ^ Choi vd. 2010, s. 7.
  18. ^ a b Naegeli vd. 2014, s. 2171.
  19. ^ Kawai vd. 2011, s. 38553.
  20. ^ a b McCann ve St Geme 2014, s. 2.
  21. ^ a b Choi vd. 2010, s. 1.
  22. ^ a b c d Naegeli vd. 2014, s. 2170.
  23. ^ Bause & Legler 1981, s. 639.
  24. ^ a b Naegeli ve Aebi 2015, s. 4.
  25. ^ Grass vd. 2003, s. 737.
  26. ^ Schwarz vd. 2011, s. 35269.
  27. ^ Gawthorne vd. 2014, s. 636.
  28. ^ a b Song vd. 2017, s. 8857.
  29. ^ a b c McCann ve St Geme 2014, s. 3.
  30. ^ Naegeli ve Aebi 2015, s. 12.
  31. ^ Naegeli vd. 2014, s. 2172.
  32. ^ Anahtarlar, Timothy G .; Wetter, Michael; As, Ivan; Rutschmann, Christoph; Russo, Simona; Mally, Manuela; Steffen, Michael; Zuppiger, Matthias; Müller, Fabian; Schneider, Jörg; Faridmoayer, Amirreza; Lin, Chia-wei; Aebi, Markus (Kasım 2017). "Escherichia coli'de proteinlerin polisiyalillenmesi için biyosentetik bir yol". Metabolik Mühendislik. 44: 293–301. doi:10.1016 / j.ymben.2017.10.012. ISSN  1096-7176. PMID  29101090.
  33. ^ Naegeli vd. 2014, s. 2173.
  34. ^ a b Naegeli vd. 2014, s. 2178.
  35. ^ a b Naegeli vd. 2014, s. 24531.
  36. ^ Gawthorne vd. 2014, s. 634.
  37. ^ Kawai vd. 2011, s. 38547.
  38. ^ Kawai vd. 2011, s. 38549,38550.
  39. ^ Cuccui vd. 2017, s. 2.
  40. ^ Cuccui vd. 2017, s. 10.
  41. ^ a b c Rempe vd. 2015, s. 5.
  42. ^ a b Rempe vd. 2015, s. 4.
  43. ^ a b c McCann ve St Geme 2014, s. 1.
  44. ^ Rempe vd. 2015, s. 2.
  45. ^ Gawthorne vd. 2014, s. 637,638.
  46. ^ Grass vd. 2003, s. 742.
  47. ^ Kawai vd. 2011, s. 38546.
  48. ^ a b Valguarnera, Ezequiel; Kinsella, Rachel L .; Feldman, Mario F. (Ağustos 2016). "Şeker ve Baharat Bakterileri Güzel Yapmaz: Protein Glikosilasyonu ve Patogenezdeki Etkisi". Moleküler Biyoloji Dergisi. 428 (16): 3206–3220. doi:10.1016 / j.jmb.2016.04.013. ISSN  0022-2836. PMID  27107636.
  49. ^ Rempe vd. 2015, s. 3.
  50. ^ Rempe vd. 2015, s. 6.

Kaynaklar

Dış bağlantılar