Tripanothione sentaz - Trypanothione synthase

tripanothione sentaz
Trypanothione Synthase.jpg
Tanımlayıcılar
EC numarası6.3.1.9
CAS numarası130246-69-4
Veritabanları
IntEnzIntEnz görünümü
BRENDABRENDA girişi
ExPASyNiceZyme görünümü
KEGGKEGG girişi
MetaCycmetabolik yol
PRIAMprofil
PDB yapılarRCSB PDB PDBe PDBsum
Gen ontolojisiAmiGO / QuickGO

İçinde enzimoloji, bir tripanothione sentaz (EC 6.3.1.9 ) bir enzim o katalizler Kimyasal reaksiyon

glutatyon + glutatiyonilspermidin + ATP N1, N8-bis (glutatyonil) spermidin + ADP + fosfat

3 substratlar bu enzimin glutatyon, glutatiyonilspermidin, ve ATP oysa 3 Ürün:% s vardır N1, N8-bis (glutatiyonil) spermidin, ADP, ve fosfat.[1]

Bu reaksiyon özellikle şunlar için önemlidir: protozoa sırayla kinetoplastida N1, N8-bis (glutatyonil) spermidin molekülü olarak da bilinir Tripanothione, diğer prokaryotik ve ökaryotik hücrelerin çoğunda glutatyon işlevine homologdur. Bu, hücre içinde tiyol redoksunu korumada ve bu tür protozoalarda zararlı oksidatif etkilere karşı savunmada anahtar bir ara ürün olduğu anlamına gelir.[2]

Bu enzim ailesine aittir. ligazlar özellikle asit-D-amonyak (veya amin) ligazları (amid sentazları) olarak karbon-nitrojen bağları oluşturanlar. sistematik isim bu enzim sınıfının glutatyonilspermidin: glutatyon ligaz (ADP oluşturan).

Yapısı

Tripanotiyon sentazın aktif iki işlevli enzimi, iki katalitik alana sahip 652 kalıntıdan oluşan bir 74.4 KDa monomer olarak bulunur.[3][4] C-terminal alanı bir sentetaz ve bir ATP -Genellikle karbon-nitrojen ligazlarında bulunan aile kıvrımı. N-terminal alanı bir sistein, histidin bağımlı aminohidrolaz amidaz. Yapısal olarak sentetaz ve amidaz alanları, proteinin düzgün bir şekilde katlanması için, hidrojen bağı ve bazik yan zincirlerle tuz köprüsü etkileşimleri yoluyla üç Glu-650-Asp-651-Glu-652 kalıntısı ile birbirine bağlanır. Bu üç kalıntı, amidaz alanında katalitik Cys-59'u da bloke eder.[3]

Sentetaz aktif sahasının, her molekülün ucu üçgenin bir tepe noktasına yerleştirilecek şekilde üç substratı bağlayan üçgen bir boşluk şeklinde şekillendirildiği şu anda bilinmektedir.[3] Arg-553 ve Arg-613'ün belirli kalıntılarının sentetik fonksiyon için anahtar olduğu bulunmuştur, ancak enzimin aktif bölgelerini tam olarak anlamak için tripanotiyon sentazın yapısına ilişkin daha fazla araştırma yapılmalıdır.[5]

Fonksiyon

Tripanothione Sentezi

Tripanothione sentazın ana işlevi, ATP hidrolizinden üretilen serbest enerjiyi konjüge etmek için kullanmaktır. glutatyon ve spermidin glutatiyonilspermidin ara ürününü ve ardından tripanotiyonun son ürününü oluşturmak için.[5] Aynı zamanda çok daha düşük bir hızda da olsa ters tepkimeyi de katalize eder. Hem ileri hem de geri reaksiyonlar için optimum olduğu bulunan koşullar altında, tripanotiyon sentaz tripanosoma cruzi ileri sentetaz aktivitesinin sadece yaklaşık% 1'i olan bir amidaz aktivitesine sahip olduğu bulunmuştur.[6] Bu düşük aktivite, proteinin düzgün bir şekilde katlanması için amidaz aktif bölgesinde katalitik Cys'in bloke edilmesiyle açıklanabilir.

Parazitik kinetoplastidlerde tripanotiyon sentaz aktivitesi hayatta kalmanın anahtarıdır. Oksidatif streslere karşı savunma yapmak ve tiyol ve ribonükleotid metabolizmasını sürdürmek için tripanothione ihtiyacı nedeniyle. RNA interferansı yoluyla tripanotiyon sentazın indüklenen nakavtının, büyüme oranının iki kat azalmasına neden olduğu tripanozoma brucei tiyol redoks yoluyla akının derhal bozulması nedeniyle.[7] Tripanotiyon sentazı yok ettikten sonra hücre ölümünü gözlemleyen diğer benzer deneylerde, fagositlerin oksidan saldırısını taklit etmek için hidrojen peroksite iki saat maruz kaldıktan sonra, çalışan tripanotiyon sentaz içermeyen hücrelerin çok daha yüksek bir seviyeye sahip olduğu gösterilmiştir. vahşi tip T. brucei'ye göre ölüm oranı.[8]

Mekanizma

Sentetaz aktivitesi için mevcut inanılan mekanizma, ilk glutatyon ve Mg2+-ATP, glutatyonun ATP tarafından aktive edildiği ve glutatyonil fosfat oluşturduğu üçlü bir komplekste enzime bağlanır.[9] ADP daha sonra aktif bölgeyi terk eder ve aktifleştirilmiş fosfat, ikame edilmiş bir enzime eşdeğer olan enzime hala bağlı olarak, tripanothion oluşturmak için glutatyonilspermidin ile reaksiyona girer.

Yönetmelik

Tripanotiyon sentazın düzenlenmesinin şu anda allosterik etkileşimlerin neden olduğu konformasyonel değişikliklerden kaynaklandığı düşünülmektedir, çünkü enzim hücredeki göreceli spermidin, glutatyonilspermidin, glutatyon ve tripanothion seviyelerini düzenlemelidir.[6] Bu düzenlemenin kanıtı, sentaz alanının amidaz aktif bölgesini bloke etmesine izin veren kalıntıların, farklı kinetoplastid türleri arasında yüksek oranda korunmuş olmasıdır, bu da enzimin işlevinde anahtar olduklarını ve belirli substratların bağlanmasının yapısal kaymalara neden olabileceğine işaret eder. amidaz aktif sitesini açın.

Klinik Önem

Gibi birçok hastalık İnsan Afrika tripanozomiyazı, Nagana sığırlarda hastalık ve Chagas hastalığı kinetoplastid parazitlerinden kaynaklanır.[7][8][10] Bu tür hastalıklar, dünya çapında her yıl tahminen 15 ila 20 milyon insanı enfekte ediyor ve enfekte olanların 100.000 ila 150000'ünü öldürüyor.[7] Bu hastalıklar için mevcut tedaviler genellikle neredeyse 100 yıl önce yapılmıştır ve bu süre içinde parazitlerin çoğu direnç geliştirmiştir, ayrıca orijinal tedavilerin çoğu oldukça toksiktir.[10] Tripanothione sentazını hedeflemek, parazitlerin metabolizmasını bozarak bu hastalıkları önlemenin ve iyileştirmenin yeni bir yolu olabilir. Bilim adamları, tiyol metabolik yolunun anti-parazitik ilaç üretimi için özellikle iyi bir hedef olduğuna inanıyorlar, çünkü tripanotiyon bazlı tiyol redoks insanlarda bulunmuyor ve tiyol redoksunun ilaç direnci elde etmek için bazı parazitlerin sahip olduğu mekanizmalarda anahtar olduğu düşünülüyor.[11]

Referanslar

  1. ^ Smith K, Nadeau K, Bradley M, Walsh C, Fairlamb AH (1992). "Crithidia fasciculata'dan glutatyonilspermidin ve tripanotiyon sentetazların saflaştırılması". Protein Bilimi. 1 (7): 874–83. doi:10.1002 / pro.5560010705. PMC  2142158. PMID  1304372.
  2. ^ Tetaud E, Manai F, Barrett MP, Nadeau K, Walsh CT, Fairlamb AH (Temmuz 1998). "Crithidia fasciculata'da tripanotiyon biyosentezinden sorumlu iki enzimin klonlanması ve karakterizasyonu". J. Biol. Kimya. 273 (31): 19383–90. doi:10.1074 / jbc.273.31.19383. PMID  9677355.
  3. ^ a b c Fyfe PK, Oza SL, Fairlamb AH, Hunter WN (Haziran 2008). "Leishmania tripanothione sentetaz-amidaz yapısı, çelişen sentetik ve hidrolitik aktivitelerin düzenlenmesi için bir temel ortaya koymaktadır". J. Biol. Kimya. 283 (25): 17672–80. doi:10.1074 / jbc.M801850200. PMC  2427367. PMID  18420578.
  4. ^ Oza SL, Shaw MP, Wyllie S, Fairlamb AH (Ocak 2005). Leishmania majörde "Tripanothione biyosentezi". Mol. Biochem. Parasitol. 139 (1): 107–16. doi:10.1016 / j.molbiopara.2004.10.004. PMID  15610825.
  5. ^ a b Oza SL, Wyllie S, Fairlamb AH (Eylül 2006). "Leishmania major'dan tripanothione sentetazın fonksiyonel sentetaz alanını haritalama". Mol. Biochem. Parasitol. 149 (1): 117–20. doi:10.1016 / j.molbiopara.2006.05.001. PMID  16765464.
  6. ^ a b Oza SL, Tetaud E, Ariyanayagam MR, Warnon SS, Fairlamb AH (Eylül 2002). "Tek bir enzim, Trypanosoma cruzi'de glutatyon ve spermidinden Tripanothione oluşumunu katalize eder". J. Biol. Kimya. 277 (39): 35853–61. doi:10.1074 / jbc.M204403200. PMID  12121990.
  7. ^ a b c Ariyanayagam MR, Oza SL, Guther ML, Fairlamb AH (Ekim 2005). "Afrika tripanozomunda tripanotiyon sentetaz yıkımının fenotipik analizi". Biochem. J. 391 (Pt 2): 425–32. doi:10.1042 / BJ20050911. PMC  1276942. PMID  16008527.
  8. ^ a b Comini MA, Guerrero SA, Haile S, Menge U, Lünsdorf H, Flohé L (Mayıs 2004). "Trypanosoma brucei tripanothione synthetase'in ilaç hedefi olarak doğrulanması". Ücretsiz Radic. Biol. Orta. 36 (10): 1289–302. doi:10.1016 / j.freeradbiomed.2004.02.008. PMID  15110394.
  9. ^ Comini M, Menge U, Wissing J, Flohé L (Şubat 2005). "Critidia'da tripanothione sentezi yeniden ziyaret edildi". J. Biol. Kimya. 280 (8): 6850–60. doi:10.1074 / jbc.M404486200. PMID  15537651.
  10. ^ a b Torrie LS, Wyllie S, Spinks D, vd. (Aralık 2009). "Tripanotiyon sentetazın kimyasal doğrulaması: insan tripanozomiyazı için potansiyel bir ilaç hedefi". J. Biol. Kimya. 284 (52): 36137–45. doi:10.1074 / jbc.M109.045336. PMC  2794729. PMID  19828449.
  11. ^ Wyllie S, Oza SL, Patterson S, Spinks D, Thompson S, Fairlamb AH (Kasım 2009). "Trypanosoma brucei'de iki işlevli tripanothione sentetaz-amidazın esaslılığının kimyasal ve genetik yöntemler kullanılarak incelenmesi". Mol. Mikrobiyol. 74 (3): 529–40. doi:10.1111 / j.1365-2958.2009.06761.x. PMC  2784880. PMID  19558432.