찰코네 신타아제
Chalcone synthase| 찰코네 신타아제 (나링게닌 찰코네 신타아제 | |||||||||
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 메디카고 사티바에서 온 CHS의 구조. | |||||||||
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| EC 번호 | 2.3.1.74 | ||||||||
| CAS 번호. | 56803-04-4 | ||||||||
| 데이터베이스 | |||||||||
| 인텐츠 | IntEnz 뷰 | ||||||||
| 브렌다 | 브렌다 입력 | ||||||||
| 엑스퍼시 | 나이스자이메 뷰 | ||||||||
| 케그 | KEG 입력 | ||||||||
| 메타사이크 | 대사통로 | ||||||||
| 프리암 | 프로필 | ||||||||
| PDB 구조 | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| 진 온톨로지 | 아미고 / 퀵고 | ||||||||
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| 칼코네와 스틸베인 동기화, C-단자 영역 | |||||||||
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| 식별자 | |||||||||
| 기호 | Chal_sti_synt_C | ||||||||
| Pfam | PF02797 | ||||||||
| Pfam 씨 | CL0046 | ||||||||
| 인터프로 | IPR012328 | ||||||||
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찰코네 싱타아제 또는 나링에닌-찰코네 싱타아제(CHS)는 상위 식물에 어디서나 볼 수 있는 효소로 타입 III PKS로 알려진 폴리케타이드 싱타아제 효소(PKS) 계열에 속한다.타입 III PKS는 주로 천연 방어 메커니즘과 합성 매개체로 식물에서 발견되는 유기 화합물의 한 종류인 찰콘의 생산과 관련이 있다.CHS는 최초로 발견된 타입 III PKS였다.[1]그것은 플라보노이드 생합성에 있어서 최초의 헌신적인 효소다.[2]이 효소는 4-쿠마로일-코아(CoA)와 말론일-코아(Malonyl-CoA)의 나링겐 찰코네(Naringenin Chalcone)로의 전환을 촉진한다.
함수
CHS 카탈루션은 플라보노이드 생합성의 초기 단계 역할을 한다.플라보노이드는 고등 식물에서 다양한 기능을 수행하는 중요한 식물 2차 대사물이다.색소침착, 자외선차단, 다산성, 항응고 방어, 질소고정 세균의 모집 등이 이에 해당한다.[3]CHS는 플라보노이드 경로에 관여하는 효소의 중심 허브 역할을 하는 것으로 여겨진다.[4]연구는 이러한 효소들이 단백질과 단백질 상호작용을 통해 상호작용한다는 것을 보여주었다.[5]FLIM FEAT를 통해 CHS가 연속단계 효소인 찰코네 이소메라제(CHI)를 비롯해 다른 비결합단계 효소 플라바논 3-히드로록실라제(F3H), 디하이드로플라보놀 4-저감효소(DFR), 플라보놀 싱타제 I와 상호작용하는 것으로 나타났다.[4]
나링엔-찰코네 싱타아제는 말랄-코아, 4-쿠마로일-코아 등을 사용해 코아, 나링엔 샬코네, CO를2 생산한다.
반응
4-coumaroyl-CoA와 3단위의 malonyl-CoA는 이산화탄소 분자 3개, 코엔자임 A의 분자 4개, 나링겐 찰콘의 분자 1개로 변환된다.
구조
수부닛
CHS는 각 모노머의 크기가 약 42-45 kDa인 동음이의 단백질로서 존재한다.[6]각 모노머는 2-탄소 아세테이트 유닛의 순차적 헤드 대 꼬리가 성장하는 폴리케티드 체인에 촉매 작용하는 β-케토 싱타아제(KS) 활동을 가지고 있다.CHS에는 효소를 포함하는 티올레이즈-폴드와 매우 유사한 활성 부위와 조광 인터페이스의 위치인 5계층 αβαβα 코어가 포함되어 있다.조광 인터페이스는 소수성 잔류물과 소수성 잔류물을 모두 포함하고 있으며, 상단을 가로지르는 한 쌍의 N단자 나선형을 제외하고는 일반적으로 평평하다.나선은 반응에 관여하지 않지만 효모 티올라아제처럼 세포내 국소화 신호를 포함할 수 있다.그들은 또한 일반적인 페닐프로파노이드 생합성 경로에서 벗어나는 다양한 경로에서 다른 효소와 함께 일시적인 다단백질 복합체의 형성에 참여하기 위한 순응적 변화를 겪을 수 있다.
현지화
효소는 세포솔에 국소화되어, 내소성 망막과 연관된다.[7]또 다른 연구에서는 CHS와 CHI가 핵에서도 공동 국부화한다는 것이 밝혀졌다.[8]
활성 사이트
각 모노머의 αβαβα 코어의 하단 가장자리에 위치한 두 개의 뚜렷한 바이로브 활성 사이트 공동이 있다.조광기 인터페이스에서 만나는 동일한 6-residue 루프는 두 개의 활성 사이트를 서로 분리한다.루프는 활성 사이트에서 Thr132와 함께 있고 프로138에 대한 시스 펩타이드 결합으로 끝난다.Met137 잔류물은 다른 모노머의 활성 부위의 구멍을 막는다.따라서 활성 부위는 촉매 표면과 외부 주변 환경을 연결하는 16 co CoA 결합 터널을 제외하고 매립된다.터널의 폭은 방향족 기판과 이를 통과해야 하는 제품에 비해 너무 좁아서, 용액에 넣을 때 터널 안과 주변에서 역동적인 움직임이 있어야 함을 시사한다.
활성 부위는 Cys164, His303 및 Asn336의 보존된 촉매 3중창을 포함한다.이러한 잔류물은 Cys164가 활성 부위 핵소포체로 작용하면서 다중 디카복시화 및 응축 반응을 돕는다.Pe215와 Pe265는 CoA 바인딩 터널과 활성 사이트 캐비티 사이의 개구부의 하부 단백질을 차단하는 "게이트케이터" 역할을 하는 다른 두 개의 중요한 아미노산이다.이것은 다양한 모양과 크기의 기판과 중간자를 수용하면서 활성 부지에 대한 물의 접근을 제한한다.Pe215는 또한 폴리케타이드 중간 연장이 진행되는 동안 활성 부위의 기판 방향을 조정한다.
메커니즘
첫 번째 단계는 4-coumaroyl-CoA 스타터 분자에서 Cys164로 쿠마로일 몰 분자를 옮기는 것이다.[9]다음으로, 말라닐-CoA에서 온 아세테이트 3개 유닛의 응축 반응이 잇따라 일어나며, 각각은 말랄-CoA 디카복시화에서 유래한 아세틸-CoA 카르바니온을 거친다.이것은 폴리케타이드 중간을 확장시킨다.티오에스터 연계 테트라케타이드 생성 후 레지오스펙트 C1,C6 클라젠 응결이 발생하여 새로운 링 시스템을 형성하여 나링겐 찰콘을 생성한다.
규정
대사
CHS는 나링게닌, 찰콘나링게닌과 같은 플라보노이드 경로 제품에 의해 비경쟁적으로 억제된다.[10]체내에는 직접적인 증거가 없음에도 불구하고 플라보노이드는 식물의 독성 수준을 피하기 위해 CHS 활동을 차단하는 수준으로 시토솔에 축적되는 것으로 생각된다.[11]
전사
CHS는 식물에서 구성적으로 표현되지만 빛/ UV광을 통한 유도 발현과 병원균, 유도체 및 상처에 대한 반응에 영향을 받을 수도 있다.CHS 프로모터에는 CACGTG 시퀀스가 있는 G-box 모티브가 포함되어 있다.이는 빛에 반응하는 역할을 하는 것으로 나타났다.[12]기타 가벼운 민감 도메인으로는 Box I, Box III, Box IV 또는 H-box(CCTACC)[9] 3부가 있다.
페투니아 식물의 찰코네 싱타아제 유전자는 RNA 간섭 현상이 관찰된 최초의 유전자로 유명하다; 연분홍색이나 보라색 꽃의 색소 생산을 규제하려는 연구자들은 찰코네 싱타아제를 위한 트랜스젠을 도입하여 토종 유전자와 트랜스젠이 모두 발현할 것으로 기대했다.효소 그리고 더 깊은 색의 꽃 표현형을 낳는다.그 대신 유전자이전 식물은 얼룩덜룩한 흰 꽃을 가지고 있었는데, 이는 트랜스젠의 도입이 하향 조절되거나 침묵된 찰코네 싱타아제 표현임을 나타낸다.[13]현상에 대한 추가 조사 결과, 하향 조정은 메신저 RNA 분해율 증가를 통한 찰코네 신타아제 유전자 발현 후 전치 억제 때문인 것으로 나타났다.[14]
질병 관련성
CHS는 플라보노이드 경로의 첫 번째 커밋 단계로서 플라보노이드, 이소플라보노이드형 피토알렉신 및 기타 대사물의 생산을 촉진하여 스트레스로부터 식물을 보호한다.CHS 표현은 살리사이클릭산 방어 경로에도 관여한다.향기로운 화합물인 플라보노이드는 식물들을 효과적으로 DNA 손상으로부터 보호하는 광수용체 매개 메커니즘을 통해 자외선을 강하게 흡수한다.CHS는 항산화제, 항염증제, 항알레겐, 그리고 심지어 항이온 유발 제품과 같은 인간 건강에 중요한 식물 대사물의 전구 역할을 하는 보다 광범위하고 일반적인 페닐프로파노이드 경로에 관여한다.[15]
진화
CHS는 타입 III PKS로 알려진 보다 광범위한 종류의 효소에 속하며, 그 유형의 효소 중 최초로 발견되는 효소로서, 다른 모든 구성원들은 종종 "CHS-like"로 분류된다.특징지어지는 다양성 CHS 유사 효소의 대부분은 chs 유전자의 광범위한 복제와 그에 따른 유전적 변화로부터 생겨났다.중복은 기능적 중복성으로 CHS 활동을 제공하여 chs 유전자가 플라보노이드 생합성을 위태롭게 하지 않고 돌연변이를 할 수 있게 한다.이러한 다이버전트 효소는 시동기 분자에 대한 선호도, 아세틸 첨가 횟수(흔히 악성-CoA를 통해) 및 심지어 동일한 폴리케티드 중간체를 사이클링하는 데 사용되는 링 형성의 메커니즘에서도 CHS와 다르다.
CHS와 CHS 유사 효소의 효소 함수는 지방산 생합성과 매우 유사하게 기능하지만 아킬-캐리어 단백질(ACP)의 관여가 없다.[16]구조적인 증거는 이러한 효소가 타입 II 지방산 생합성의 초기 단계 효소인 ketoacyl synthase (KAS) III로부터 기능을 얻음으로써 나타났음을 시사한다.
더 높은 식물 찰코네 시네시스가 광범위하게 연구되어 왔지만, 생물학자들(원초 식물)의 효소에 대해서는 거의 정보를 얻을 수 없다.이끼의 물리적 결합체로부터 CHS의 복제는 미생물에 존재하는 찰코네 시네시스에서 더 높은 식물에 존재하는 시네시스로의 중요한 전환을 보여주었다.[17]
참조
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