아데닐산인산화효소

Adenylate kinase
아데닐산인산화효소
Adenylate kinase 2C95.png
비스(아데노신)테트라인산염(ADP-ADP)과 복합체 아데닐산인산화효소 3D 리본/표면 모델
식별자
기호.ADK
팜PF00406
인터프로IPR000850
프로 사이트PDOC00104
SCOP21Ake/SCOPe/SUPFAM

아데닐산인산화효소(EC 2.7.4.3)는 다양한 아데노신 인산염(ATP, ADP, AMP)의 상호 변환을 촉매하는 포스포트랜스퍼레이스 효소이다.ADK는 세포 내부의 인산염 뉴클레오티드 수준을 지속적으로 모니터링함으로써 세포 에너지 항상성에 중요한 역할을 한다.

ADK_lid
PDB 1zip EBI.jpg
스테아로모필루스아데닐산바실루스인산화효소
식별자
기호.ADK_lid
팜PF05191
인터프로IPR007862
프로 사이트PDOC00104
SCOP21Ake/SCOPe/SUPFAM
아데닐산인산화효소
식별자
EC 번호2.7.4.3
CAS 번호2598011
데이터베이스
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PDB 구조RCSB PDB PDBe PDBum
PDB 이미지 3HPQ는 만화에서 ADK 효소 골격과 주요 잔류물을 스틱으로 나타내며 대장균 내 위치에 따라 라벨을 부착하고 Ap5A 억제제로 결정화했다.

기판 및 제품

촉매 반응은 다음과 같습니다.

ATP + AMP 22 ADP

평형 상수는 조건에 따라 다르지만 [1]1에 가깝습니다.따라서 이 반응의 δG는o 0에 가깝다.다양한 종류의 척추동물과 무척추동물의 근육에서, ATP의 농도는 일반적으로 ADP의 7-10배이며,[2] 일반적으로 AMP의 100배 이상이다.산화적 인산화 속도는 ADP의 가용성에 의해 제어된다.따라서, 미토콘드리아는 아데닐산 키나제의 결합 작용과 산화적 인산화 제어로 인해 ATP 수치를 높게 유지하려고 시도한다.

아이소자임

지금까지 9개의 인간 ADK 단백질 동소형이 확인되었다.이들 중 일부는 신체 곳곳에 있는 반면, 일부는 특정 조직으로 국부화된다.예를 들어 ADK7과 ADK8은 둘 다 세포의 세포질에서만 발견되며 ADK7은 골격근에서 발견되지만 ADK8은 그렇지 않다.[3]세포 내 다양한 동질체의 위치가 다를 뿐만 아니라 효소에 대한 기질의 결합과 포스포릴 전달의 동질성도 다르다.가장 풍부한 세포질 ADK 동질효소인 ADK1은 ADK7 및 8의 Km보다 약 1,000배 높은 Km을 가지고 있어 ADK1의 AMP에 [4]대한 결합이 훨씬 약함을 나타낸다. ADK 효소의 세포내 국재화는 [3]단백질에 표적 배열을 포함시킴으로써 이루어진다.각 ISOform은 NTP에 대한 기본 설정도 다릅니다.일부는 ATP만을 사용하는 반면, 다른 일부는 GTP, UTP, CTP를 포스포릴 운반체로 받아들인다.

이러한 Isoform 중 일부는 다른 NTP를 모두 선호합니다.미토콘드리아 GTP가 있습니다.포스포릴 [5]공여체로서만 GTP 또는 ITP를 사용할 수 있는 AMP의 인산화에도 특유한 AMP 포스포트랜스퍼라아제.ADK는 또한 다른 박테리아 종과 [6]효모에서 확인되었다.ADK족에는 효모 우리딘 모노포스포키나아제 및 슬라임 곰팡이 UMP-CMP 키나아제라는 두 가지 효소가 관련되어 있는 것으로 알려져 있다.일부 잔류물은 이러한 동질 형태에 걸쳐 보존되어 촉매 작용에 얼마나 중요한지를 나타냅니다.가장 보존된 영역 중 하나는 효소를 비활성화하는 Arg 잔기와 효소의 촉매적 균열 내에 존재하며 염교에 관여하는 Asp를 포함한다.

아과

메커니즘

포스포릴 전달은 '열린 뚜껑'을 닫을 때만 발생합니다.이는 기질을 [7]근접시키는 물 분자의 배제를 유발하여 ATP의 γ-포스포릴기에 대한 AMP의 친핵성 공격에 대한 에너지 장벽을 낮추고, γ-포스포릴기가 AMP로 전달됨으로써 ADP를 형성한다.Arg88 잔기는 α-인산기에서 Ap5A를 결합시킨다.R88G 돌연변이는 이 효소의 촉매 활성의 99% 손실을 초래하는 것으로 나타났으며, 이는 [8]이 잔류물이 포스포릴 전달에 밀접하게 관여함을 시사한다.또 다른 고도로 보존된 잔류물은 ADK의 아데노신 결합 영역에 있으며 활성 부위에 아데닌을 끼우는 역할을 하는 Arg119이다.다른 NTP를 수용하는 데 있어 이러한 효소의 문란성은 ATP 결합 [9]포켓에 있는 염기의 상대적으로 중요하지 않은 상호작용에 기인한다고 제안되었다.대장균의 ADK의 양성 보존 잔류물 네트워크(Lys13, Arg123, Arg156 및 Arg167)는 전사 중 포스포릴기에 대한 음전하의 축적을 안정화한다.원위부 아스파르트산염 잔류물 2개가 아르기닌 네트워크에 결합하여 효소가 접히고 유연성이 감소합니다.또한 마그네슘 보조인자는 AMP상의 인산염의 전기성을 높이기 위해 필수적이지만, 마그네슘 이온은 정전기 상호작용에 의해서만 활성 포켓에 유지되며 쉽게 [9]해리된다.

구조.

기질결합에 관여하는 ADK의E. coli 잔류물

유연성과 가소성은 단백질이 리간드에 결합하고 올리고머를 형성하고 집적하며 기계적 [10]작업을 수행할 수 있게 한다.단백질의 큰 구조 변화는 세포 신호 전달에 중요한 역할을 한다.아데닐산인산화효소(Adenylate Kinase)는 단백질을 전달하는 신호이다. 따라서, 구조 사이의 균형은 단백질 활성을 조절한다.ADK에는 로컬로 전개된 상태가 있으며 바인딩 [11]시 입력되지 않습니다.

ADK 효소 패밀리의 일반 운동 사이클을 설명합니다.삼원복합체는 라벨이 붙어 있다.

Whitford 등의 2007년 연구는 ATP 또는 [10]AMP와 결합할 때 ADK의 구조를 보여준다.이 연구에 따르면 ADK에는 CORE, Open 및 Closed의 세 가지 관련 구성 또는 구조가 있습니다.ADK에는 LID와 [12]NMP라고 불리는 두 개의 작은 도메인이 있습니다. ATP는 LID 도메인과 CORE 도메인으로 구성된 포켓에 결합합니다.AMP는 NMP 도메인과 CORE 도메인에 의해 형성된 포켓에 바인드됩니다.또한 Whitford 연구는 단백질의 국부적인 영역이 구조 전환 중에 펼쳐지는 것을 보여주는 연구 결과를 보고했다.이 메커니즘은 응력을 줄이고 촉매 효율을 향상시킵니다.국소 전개는 [10]단백질에서 경쟁하는 변형 에너지의 결과입니다.

ADK에서E. coli [13]기질 결합 도메인 ATP 및 AMP의lid 국소lid(열역학) 안정성은 CORE 도메인에 비해 현저히 낮은 것으로 나타났다.게다가 2개의 서브 도메인(ATP와 AMPlid)은 「비협력적인 방법」[13]으로 접고 전개할 수 있는 것이 판명되었다.기판의 결합은 ADK에 의해 샘플링된 것 중에서 「닫힌」배열을 선호하게 된다.이러한 '닫힌' 구조는 활성 부위에서 물을 제거하여 ATP의 낭비적인 가수 분해를 방지하고 포스포릴 [14]전달을 위한 기질의 정렬을 최적화하는 데 도움이 되도록 가정된다.또한,[7] 아포엔자임은 기질이 없는 경우에도 ATP 및lid AMP 도메인의lid '닫힌' 배열을 표본으로 추출하는 것으로 나타났다.효소의 개방 속도(제품 방출 가능)와 기질 결합을 수반하는 폐쇄 속도를 비교할 때 닫힘 속도가 느린 것으로 나타났다.

기능.

대사 모니터링

세포가 에너지 수준을 동적으로 측정할 수 있는 능력은 신진대사 [15]과정을 감시하는 방법을 제공한다.ATP와 다른 아데닐인산염(ADP 및 AMP 수준)의 수준을 지속적으로 모니터링하고 변화시킴으로써 아데닐산인산화효소는 세포 [16]수준에서 에너지 지출의 중요한 조절제이다.다른 대사 스트레스 하에서 에너지 수준이 변화함에 따라 아데닐산 키나제는 AMP를 생성할 수 있으며, AMP는 그 자체가 추가적인 신호 전달에서 신호 분자로 작용한다.예를 들어 생성된 AMP는 해당과정의 경로, K-ATP 채널 및 5' AMP 활성화 단백질 키나제(AMPK)[15]와 같은 다양한 AMP 의존성 수용체를 자극할 수 있다.아데닌 뉴클레오티드 수치에 영향을 미치는 일반적인 요인은 운동, 스트레스, 호르몬 수치의 변화, 그리고 [15]식이요법이다.이것은 신진대사 [15]센서의 친밀한 "감지 영역"에서 뉴클레오티드 교환을 촉매함으로써 세포 정보의 해독을 용이하게 한다.

ADK 셔틀

아데닐산인산화효소(adenylate kinase)는 세포 내 미토콘드리아 및 근섬유 구획에 [15][16]존재하며, 아데닌 뉴클레오티드 분자 간에 전달될 수 있는 두 개의 고에너지 인산화(β 및 β)를 가능하게 한다.본질적으로, 아데닐산인산화효소는 높은 에너지 소비 부위로 ATP를 이동시키고 그러한 반응의 과정에서 생성된 AMP를 제거합니다.이러한 순차적 포스포트랜스포트 릴레이는 궁극적으로 ADK [15]분자 집합을 따라 포스포릴 그룹의 전파를 일으킨다.이 과정은 대사물 [15]농도의 명백한 글로벌 변화 없이 국소 세포 내 대사 플럭스의 변화를 초래하는 ADK 분자의 버킷 여단으로 간주될 수 있다.이 과정은 [15]세포의 전반적인 항상성에 매우 중요하다.

질병 관련성

뉴클레오시드2인산인산화효소결핍증

뉴클레오시드2인산인산화효소(NDP)는 리보뉴클레오시드와 디옥시리보뉴클레오시드의 생체내 ATP의존성 합성을 촉매한다.뉴클레오시드2인산인산화효소가 교란된 돌연변이 대장균에서 아데닐산인산화효소는 이중 효소 기능을 수행했다.ADK는 뉴클레오시드2인산인산화효소 [17]결핍을 보완한다.

용혈성 빈혈

적혈구의 아데닐산인산화효소 결핍은 용혈성 [18]빈혈과 관련이 있다.이것은 희귀한 유전성 적혈구병증으로, 어떤 경우에는 정신지체 [19]및 정신운동장애와 관련이 있다.적어도 두 명의 환자가 신생아 홍반과 비종양을 보였으며 이 [20]결핍으로 인해 수혈이 필요하다.또 다른 환자에서는 코돈 164에서 호모 접합 및 헤테로 접합 A-->G 치환에 의한 이상 단편이 심각한 적혈구 ADK [21]결핍을 일으켰다.두 형제자매는 적혈구 ADK 결핍증이 있었지만, 한 명은 용혈의 증거가 없었다.[22]

AK1 및 허혈 후 관상동맥 리플로우

AK1의 Knock of AK1은 ATP 소비 부위와 ATP 합성 부위에서 무기 인산염과 전환 사이의 동기화를 방해한다.이는 허혈 후 심장의 에너지 신호 통신을 감소시키고 부적절한 관상동맥 환류 허혈 재주입을 [23]촉진합니다.

ADK2 결핍증

인간의 아데닐산인산화효소2(AK2) 결핍은 감각성 [24]난청과 관련된 조혈결손을 일으킨다.직장형성장애는 인간결합면역결핍의 상염색체 열성형식이다.또한 림프관 성숙 장애와 골수 계통의 조기 분화 정지를 특징으로 한다.AK2 결핍은 단백질의 발현을 상실하거나 크게 감소시킨다.AK2는 특히 내이의 선조 혈관 안에서 발현되며, AK2가 부족한 사람이 감각성 [24]난청을 갖게 되는 이유를 나타냅니다.

구조 적응

AK1 유전자 절제술은 대사 스트레스에 대한 내성을 감소시킨다.AK1 결핍은 해당과정과 미토콘드리아 [25]대사의 전사 그룹에서 섬유형 특이적 변이를 유도한다.이것은 근육 에너지 대사를 돕는다.

아라비도시스탈리아나의 플라스티디알 ADK 결핍증

아라비도시스탈리아나의 [26]플라스티디알 아데닐산인산화효소 결핍과 성장 및 광합성 아미노산 상승이 관련된다.

레퍼런스

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외부 링크

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