베타글루쿠로니다아제

Beta-glucuronidase
α-글루쿠로니다아제는 알파-글루쿠로니다아제를 참조한다.
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베타-프로니다아제
Beta-Glucuronidase Homotetramer.jpg
글루쿠로니다아제 호모테트라메르
(생물학적 단위)[1]
식별자
EC 번호3.2.1.31
CAS 번호.9001-45-0
데이터베이스
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PDB 구조RCSB PDB PDBe PDBsum
진 온톨로지아미고 / 퀵고
글루쿠로니다아제, 베타
Beta Glucuronidase Dimer.jpg
활성 사이트 잔류물 Glu451, Tyr504 및 Glu540과 잠재적으로 지원되는 Asn450 잔류물을[1] 보여주는 베타 글루쿠로니다아제 비대칭 장치
식별자
기호구스비
엔씨비유전자2990
HGNC4696
오밈611499
RefSeqNM_000181
유니프로트P08236
기타자료
EC 번호3.2.1.31
로커스7번 씨 Q11.21

베타글루쿠로니다아제는 복합 탄수화물의 분해를 촉진하는 글리코시다아제 효소 계열의 구성원이다.[2] 인간 β-글루쿠로니다아제는 헤파란황산염과 같은 점액다당류(글리코사미노글리칸이라고도 한다)의 비절감 끝에서 β-D-글루쿠론산 잔류물의 가수분해를 촉진하는 글루쿠로니다아제의 일종이다.[2][3][4] 인간 β-글루쿠로니다아제는 리소돔에 위치한다.[5] 내장에서 브러시 테두리 β-글루쿠로니다아제는 결합 빌리루빈을 재흡수를 위해 비주선 형태로 변환한다. 모유에도 베타글루쿠로니다아제가 들어 있어 신생아 황달의 원인이 된다. 단백질은[6][7] 인간의 GUSB 유전자와 박테리아의 uidA 유전자에 의해 암호화된다.[8]

구조

인간 β-글루쿠로니다아제는 프로테롤리시스가 C-단자 끝에서 18개의 아미노산을 제거하여 78 kDa 단량체를 형성하기 전에 80 kDa 단량체로 합성된다.[9][10] 베타글루쿠로니다아제는 332 kDa 호모테트라머로 존재한다.[11] 베타글루쿠로니다아제는 젤리 롤 배럴과 TIM 배럴로 알려진 베타 배럴의 유형을 포함하여 몇 가지 주목할 만한 구조 형태를 포함하고 있다.[1]

카탈루션

인간 β-글루쿠로니다아제는 대장균 효소 β-갈락토시다아제와 균질하다.[12][13] 이 동질적 관계는 글리코시다제가 종종 두 개의 산성 잔류물에 의해 촉매되는 가수분해를 수행한다는 지식과 함께 기계론적 가설의 개발을 가능하게 했다. 이 가설은 글루타민산 잔류물 두 개 글루540과 글루451이 각각 핵산 잔류물과 산성 잔류물이며, 티로신 잔류물 Tyr504도 촉매에 관여한다는 것을 제안한다. 이 가설을 뒷받침하기 위해, 이 세 가지 잔류물 중 어느 하나에서 실험적인 돌연변이는 효소 활성의 큰 감소를 초래한다. 아지드를 첨가한 후 E451A 돌연변이 효소(글루451을 알라닌 잔류물로 대체하는 경우)의 활성도가 증가하면 산/베이스 잔류물로 글루451과 일치한다.[14] 연구자들은 매우 안정적인 중간 단계로 진입하는 기질을 가수분해한 후 라벨이 부착된 β-글루쿠로니다아제 펩타이드의 분석을 통해 Glu540이 핵분열 잔류물임을 밝혀냈다.[15]

β-글루쿠로니다아제에 의해 채택된 핵소독성 대체의 특정 유형은 불분명하지만, 글리코시다아제 계열의 동음이의 메커니즘에 대한 증거는 이러한 반응이 질적으로 S2N 반응이라는 것을 암시한다. 반응은 옥소카르베늄 이온 특성을 가진 전이 상태를 통해 진행된다. 초기에 이러한 메커니즘은 전환 상태의 이 옥소카르베늄 특성 때문에 이산 옥소카르베늄 이온 중간을 통해 진행되는 S1N 반응으로 제안되었다. 그러나 보다 최근의 증거는 이러한 옥소카르베늄 이온 상태가 10페모초 - 0.1나노초(결합 진동 기간과 유사)의 수명을 가지고 있음을 시사한다. 이러한 수명은 반응 매개체에 할당하기에는 너무 짧다. 이러한 증거를 통해 이러한 반응은 전환 상태의 옥소카르베늄 이온 특성 때문에 S1의N 외관을 가지면서도 질적으로 S2N 반응이어야 한다는 것을 알 수 있다.[2]

촉매 메커니즘에서 Tyr504의 특정 활성도는 불분명하다.[14] 호몰로코 효소 자일라노아제의 구조적 데이터와 비교를 통해 β-글루쿠로니다아제의 Tyr504가 이탈핵생물(Glu540)을 안정화시키거나 그 활동을 조절할 수 있다는 제안이 나왔다.[16]

이러한 잔류물 외에도 보존된 아스파라긴 잔류물(Asn450)이 설탕 기질 2-하이드록실 그룹에서 수소 결합 작용을 통해 기질을 안정시킬 것을 제안했다.[11][17]

  • β-글루쿠로니다아제 헤파란 황산염 기질의 반복 단위

  • 촉매[1] 잔류물이 있는 β-글루쿠로니다아제의 활성 현장 포켓 표면 묘사

  • β-글루쿠로니드화효소의 에너지 전환 상태가 높은 설탕 기질 가수분해 메커니즘에 의해[15] 옥소카르베늄 이온 특성 표시

  • β-글루쿠로니다아제[16] 내 Tyr504에 의한 핵분열 잔류물 Glu540의 잠재적 안정화

  • β-글루쿠로니다아제 설탕 기질[11][17] 안정화 시 보존된 Asn450 잔류물의 예측 활성도

  • 인간 베타글루쿠로니다아제의[1][18] Glu352와 Arg216 사이의 잠재적 염교

슬라이 증후군

주요 기사: 슬라이 증후군

β-글루쿠로니다아제의 결핍은 슬리 증후군 또는 뮤코폴리스다카리도스 7로 알려진 자가 열성 유전 대사 질환을 유발한다. 이 효소의 결핍은 환자에게서 무수화 점막다당체가 형성되는 결과를 초래한다. 이 질병은 환자에게 극도로 쇠약해질 수도 있고 태어나기 전에 수압 태아를 초래할 수도 있다. 또 생존 환자에서는 정신지체, 단신, 거친 얼굴 이목구비, 척수 이상, 간, 비장의 확대 등이 관찰된다.[5] 이 병은 개과뿐만 아니라 쥐의 품종에서도 본떠 만든 것이다.[19][20] 보다 최근에 연구자들은 β-글루쿠로니다아제 활동에서 결함을 보이는 고양이과 동물을 발견했다. 이러한 활동 감소의 원인은 E351K 돌연변이로 확인되었다(Glu351은 리신 잔류물로 변이된다). 글루351은 포유류 종에 보존되어 있는데, 이는 이 잔류물에 대한 중요한 기능을 시사한다. 인간 X선 결정 구조를 검사한 결과 TIM 배럴 영역 깊숙이 묻혀 있는 이 잔류물(인간 효소 내 Glu352)이 효소의 3차 구조 안정화에 중요할 수 있음을 알 수 있다.[18] 결정구조에서는 단백질의 젤리롤 영역의 멤버인 Arg216이 Glu352와 염교를 형성하는 것으로 나타나므로 Glu352는 효소의 서로 다른 3차원 영역 간의 상호작용을 안정시키는 데 관여할 가능성이 있다.[1]

분자적용: 리포터 유전자로 사용

분자생물학에서 β-글루쿠로니다아제는 포유류와 식물세포의 유전자 발현을 감시하는 리포터 유전자로 사용된다. GUS 검사를 통해 β-글루쿠로니다아제 활동을 모니터링하면 해당 유전자의 공간적, 시간적 발현을 결정할 수 있다.[21]

  • 분자 그래픽 이미지는 샌프란시스코 캘리포니아 대학의 생물학 퍼팅, 시각화 및 정보학(NIH P41 RR-01081)에서 UCSF 치메라 패키지를 사용하여 제작되었다.[22]

참고 항목

참조

  1. ^ a b c d e f PDB: 1BHG; Jain S, Drendel WB, Chen ZW, Mathews FS, Sly WS, Grubb JH (April 1996). "Structure of human beta-glucuronidase reveals candidate lysosomal targeting and active-site motifs". Nature Structural Biology. 3 (4): 375–81. doi:10.1038/nsb0496-375. PMID 8599764. S2CID 28862883.
  2. ^ a b c Sinnott M, ed. (1998). Comprehensive Biological Catalysis. Vol. 1. Manchester, UK: Academic Press. pp. 119–138. ISBN 978-0-12-646864-9.
  3. ^ McCarter JD, Withers SG (December 1994). "Mechanisms of enzymatic glycoside hydrolysis". Current Opinion in Structural Biology. 4 (6): 885–92. doi:10.1016/0959-440X(94)90271-2. PMID 7712292.
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  7. ^ "Entrez Gene: GUSB glucuronidase, beta".
  8. ^ Martins MT, Rivera IG, Clark DL, Stewart MH, Wolfe RL, Olson BH (July 1993). "Distribution of uidA gene sequences in Escherichia coli isolates in water sources and comparison with the expression of beta-glucuronidase activity in 4-methylumbelliferyl-beta-D-glucuronide media". Applied and Environmental Microbiology. 59 (7): 2271–6. Bibcode:1993ApEnM..59.2271M. doi:10.1128/AEM.59.7.2271-2276.1993. PMC 182268. PMID 8357258.
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  10. ^ Shipley JM, Grubb JH, Sly WS (June 1993). "The role of glycosylation and phosphorylation in the expression of active human beta-glucuronidase". The Journal of Biological Chemistry. 268 (16): 12193–8. doi:10.1016/S0021-9258(19)50325-8. PMID 8505339.
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추가 읽기

외부 링크