커큐민합성효소

Curcumin synthase
커큐민 합성효소 1(CURS1)
식별자
EC 번호2.3.1.217
CAS 번호1245303-08-5
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커큐민 합성효소 2(CURS2)
식별자
EC 번호2.3.1.219
CAS 번호1245303-09-6
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커큐민 합성효소 3(CURS3)
식별자
EC 번호2.3.1.219
CAS 번호1245303-10-9
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커큐민 합성효소커큐민을 합성하는 강황식물(커큐민 [2]롱가)의 잎과 뿌리줄기에 존재하는 3가지 효소 아이소폼(CURS1, 2, 3)과 III형 폴리케티드 합성효소(PKS)를 분류한다.CURS1-3 feruloyldiketide-CoA,[3]의 가수 분해 법 이전에curcuminoid 경로에 대해,decarboxylative 응결 그 하나의 합성 경로에서 지연시키 demethoxycurcumin, bisdemethoxycurcumin의 최종 단계, 심황이 distincti 주는 화합물로 구성된 reaction[1][2]책임이 있다.ve 노란 색색상 및 전통적인 의료 혜택.[4]CORTS는 Oryza sativa에서 [5]bisdemetoxycurcumin의 1포트 합성을 촉매하는 Curcuminoid Synthase(CUS)와 혼동해서는 안 됩니다.

구조.

CURS1 Triad
PDB를 사용하여 PyMol에서 생성된 PHRES1의 촉매 삼합체: 3OV2, doi:10.1074/jbc.M110.196279

결정화 연구는 커큐민 합성효소가 케토신타아제 서브유닛의 [2][7]호모디머라는 것을 밝혀냈다.각각은 고도로 보존된 Cys(164), His(303), Asn(336) 촉매 삼합체를 포함하며, CORRS1은 타입 III PKS의 [7][8]보존된 특징인 αββα 접힘 [6]패턴을 나타내는 것으로 나타났다.촉매 삼합체는 서로 독립적이며 CoA 결합 [6]터널을 통해 표면에 연결된 각 모노머의 중심에 포함되어 있습니다.CORS1, 2, 3은 약 80%의 아미노산 배열 동일성을 공유하지만, 이들의 작은 구조적 차이는 선호하는 스타터 기질과 가장 다작성 [1]제품에서 차이를 설명한다.

메커니즘

각 CURS는 페룰로일디케타이드-CoA를 커큐미노이드로 변환하는 데 필요한 반응을 촉매하지만, 세 가지 동소형식은 선호되는 스타터 기판 및 제품을 가지고 있다.Feruloyl-CoA만을 스타터 기판으로 하여 Feruloyl-CoA-CoA 에스테르를 커큐민으로 변환한다.커큐민 및 데메톡시커커큐민을 제조하여 페룰로일-CoA를 스타터로서 선호하며, 커큐민, 데메톡시커큐민 및 비스데톡시커큐민을 스타터 [3]기판으로서 페룰로일-CoA 또는 4-coumaroyl-CoA로부터 제조한다.스타터 기판의 선호도가 3개의 CRURS 사이에서 다르다는 사실은 다양한 스타터 기판이 C.[9] longa의 커큐미노이드 제품에 포함된다는 탄소 라벨링 연구를 통해 입증되었습니다.

CORTS1의 메커니즘만 설명되었습니다.첫 번째 공정에서는 페룰로일-CoA의 페룰로일 부분을 Cys(164)로 옮긴 후 페룰로일디케티드-CoA가 CoA 결합 터널에 들어가 미지의 기구를 통해 가수분해되어 β-케토산[6]된다.그런 다음 산은 촉매 삼합체에서 확장 기질로 사용되며, Cys(164)의 페룰로일 부분과 탈탄산화 응축 과정을 거칩니다.이 메커니즘은 다른 타입 III PKS에서 [6]말로닐-CoA의 탈탄산화 응축과 동일한 것으로 생각된다.디케티드의 가수분해는 [6]효소의 속도 제한 단계인 것으로 나타났다.

CURS1 Mechanism
Chem Bio Draw를 사용한 DRAS1 오리지널 작품의 제안 메커니즘.doi:10.1074/jbc.M110.196279에 설명된 메커니즘에 근거합니다.

이전에는 커큐모이드 경로가 2개의 시나모일-CoA와 1개의 말로닐-CoA를 사용한다는 가설을 세웠으나, 이러한 경로(비스데히드록시비스메톡시커큐민)[9]가 필요 없기 때문에 이는 저자 기질로 페룰로일-CoA 또는 4-coumaroyl-CoA에 대한 증거를 강화하였다.

생물학적 활동

커큐민 및 그 파생물의 생산은 C. longa의 내부 및 외부 위협에 대한 방어 메커니즘일 수 있다.Curcumin은 페놀 구조가 강력한 항산화제이며, 디메톡실화 [10]유도체가 아닌 Curcumin에서 활성도가 가장 높으며, 식물의 [10]세포에서 유리 초산화물DPPH를 제거하여 유리 방사성 소거 장치로 작용하기 때문이다.커큐민 합성효소는 또한 커큐민 특유의 [10]쓴맛을 가지고 있기 때문에 어느 정도 커큐마 롱가를 초식동물로부터 보호할 수 있습니다: 연구에 따르면 C. 롱가의 잎에서 CORTS1, 2는 뿌리줄기보다 높은 발현을 보이는 반면, C. 롱가의 [1]잎에서 CORTS3는 양쪽에서 동일한 발현을 보입니다.

암 연구에서의 역할

연구에 따르면 커큐민은 뇌암, 유방암, 뼈암, 혈액암, 위장암,[12] 비뇨기암, 흉부암 등에 대한 항암 분자이다.분자는 수많은 수용체, 키나아제, 성장인자, 전사인자염증성 사이토카인[12]업 또는 다운 조절함으로써 이러한 광범위한 활성을 달성하며, 따라서 그 생합성은 의학적으로 매우 흥미롭다.

예를 들어 커큐민은 포유류의 핵인자 δB(NF-δB)를 [10]핵으로의 전이를 방지함으로써 억제한다.이 억제 작용은 케모카인 [13]수치를 감소시킬 뿐만 아니라 손상된 세포를 제거하고 비정상적인 성장 패턴을 억제하면서 프리 아포토시스 및 아포토시스 세포의 수준을 상향 조절합니다.활성 NF-δB는 산화스트레스[13]관련되므로 커큐민에 의한 핵인자의 억제는 항산화제로서의 화학물질의 역할과 일치한다.NF-δB 시그널링에 대한 상동성 시스템이 [14]식물에 존재하며, 커큐민은 사람에게서와 마찬가지로 C. longa에서 유사한 역할을 할 수 있다는 증거입니다.

C. 롱가의 커큐민 합성은 최근까지 커큐민의 유일한 쉽게 구할 수 있는 합성 방법이었다.오늘날 실험실 합성물은 [15]화학물질을 생산할 수 있으며, 많은 팀이 앞서 설명한 [16]NFκB 신호 경로와 같은 특정 생물학적 과정을 목표로 설계된 커큐민 유사체를 구축하고 있다.

레퍼런스

  1. ^ a b c d e Katsuyama Y, Kita T, Horinouchi S (September 2009). "Identification and characterization of multiple curcumin synthases from the herb Curcuma longa". FEBS Letters. 583 (17): 2799–803. doi:10.1016/j.febslet.2009.07.029. PMID 19622354.
  2. ^ a b c Katsuyama Y, Kita T, Funa N, Horinouchi S (April 2009). "Curcuminoid biosynthesis by two type III polyketide synthases in the herb Curcuma longa". The Journal of Biological Chemistry. 284 (17): 11160–70. doi:10.1074/jbc.M900070200. PMC 2670121. PMID 19258320.
  3. ^ a b Yu D, Xu F, Zeng J, Zhan J (April 2012). "Type III polyketide synthases in natural product biosynthesis". IUBMB Life. 64 (4): 285–95. doi:10.1002/iub.1005. PMID 22362498.
  4. ^ Nair KP (2013). The Agronomy and Economy of Turmeric and Ginger: The Invaluable Medicinal Spice Crops. Oxford: Elsevier. ISBN 978-0-12-394801-4.
  5. ^ Katsuyama Y, Matsuzawa M, Funa N, Horinouchi S (December 2007). "In vitro synthesis of curcuminoids by type III polyketide synthase from Oryza sativa". The Journal of Biological Chemistry. 282 (52): 37702–9. doi:10.1074/jbc.M707569200. PMID 17932040.
  6. ^ a b c d e f Katsuyama Y, Miyazono K, Tanokura M, Ohnishi Y, Horinouchi S (February 2011). "Structural and biochemical elucidation of mechanism for decarboxylative condensation of beta-keto acid by curcumin synthase". The Journal of Biological Chemistry. 286 (8): 6659–68. doi:10.1074/jbc.M110.196279. PMC 3057783. PMID 21148316.
  7. ^ a b Jez JM, Ferrer JL, Bowman ME, Austin MB, Schröder J, Dixon RA, Noel JP (2001). "Structure and mechanism of chalcone synthase-like polyketide synthases". Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. 27 (6): 393–398. doi:10.1038/sj.jim.7000188.
  8. ^ Austin MB, Noel JP (February 2003). "The chalcone synthase superfamily of type III polyketide synthases". Natural Product Reports. 20 (1): 79–110. CiteSeerX 10.1.1.131.8158. doi:10.1039/B100917F. PMID 12636085.
  9. ^ a b Kita T, Imai S, Sawada H, Kumagai H, Seto H (July 2008). "The biosynthetic pathway of curcuminoid in turmeric (Curcuma longa) as revealed by 13C-labeled precursors". Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 72 (7): 1789–98. doi:10.1271/bbb.80075. PMID 18603793.
  10. ^ a b c d Esatbeyoglu T, Huebbe P, Ernst IM, Chin D, Wagner AE, Rimbach G (May 2012). "Curcumin--from molecule to biological function". Angewandte Chemie. 51 (22): 5308–32. doi:10.1002/anie.201107724. PMID 22566109.
  11. ^ Ramirez-Ahumada Mdel C, Timmermann BN, Gang DR (September 2006). "Biosynthesis of curcuminoids and gingerols in turmeric (Curcuma longa) and ginger (Zingiber officinale): identification of curcuminoid synthase and hydroxycinnamoyl-CoA thioesterases". Phytochemistry. 67 (18): 2017–29. doi:10.1016/j.phytochem.2006.06.028. PMID 16890967.
  12. ^ a b Anand P, Sundaram C, Jhurani S, Kunnumakkara AB, Aggarwal BB (August 2008). "Curcumin and cancer: an "old-age" disease with an "age-old" solution". Cancer Letters. 267 (1): 133–64. doi:10.1016/j.canlet.2008.03.025. PMID 18462866.
  13. ^ a b Caamaño J, Hunter CA (July 2002). "NF-kappaB family of transcription factors: central regulators of innate and adaptive immune functions". Clinical Microbiology Reviews. 15 (3): 414–29. doi:10.1128/CMR.15.3.414-429.2002. PMC 118079. PMID 12097249.
  14. ^ Zhang G, Ghosh S (January 2001). "Toll-like receptor-mediated NF-kappaB activation: a phylogenetically conserved paradigm in innate immunity". The Journal of Clinical Investigation. 107 (1): 13–9. doi:10.1172/JCI11837. PMC 198554. PMID 11134172.
  15. ^ Babu KV, Rajasekharan KN (1994). "Simplified Condition for Synthesis of Curcumin I and Other Curcuminoids". Organic Preparations and Procedures International. 26 (6): 674–677. doi:10.1080/00304949409458165.
  16. ^ Qiu X, Du Y, Lou B, Zuo Y, Shao W, Huo Y, Huang J, Yu Y, Zhou B, Du J, Fu H, Bu X (December 2010). "Synthesis and identification of new 4-arylidene curcumin analogues as potential anticancer agents targeting nuclear factor-κB signaling pathway". Journal of Medicinal Chemistry. 53 (23): 8260–73. doi:10.1021/jm1004545. PMC 3990230. PMID 21070043.