N-아세틸글루탐산합성효소

N-Acetylglutamate synthase
N-아세틸글루탐산합성효소
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N-아세틸글루탐산합성효소/키나아제테트라머, 마리카울리스마리스
식별자
기호.NAGS
NCBI유전자162417
HGNC17996
옴608300
참조NM_153006
유니프로트Q8N159
기타 데이터
EC 번호2.3.1.1
궤적17장 문제 21.31

N-아세틸글루탐산합성효소(NAGS)는 글루탐산 및 아세틸-CoA로부터 N-아세틸글루탐산(NAG) 생성을 촉매하는 효소이다.

간단히 말하면 NAGS는 다음 반응을 촉진합니다.

아세틸-CoA+L-글루탐산→CoA+N-아세틸-L-글루탐산

NAGS는 효소의 N-아세틸전달효소 계열의 일원인 원핵생물 및 진핵생물 모두에 존재하지만, 그 역할과 구조는 종에 따라 크게 다르다.NAG는 2개의 중요한 아미노산인 오르니틴 및 아르기닌의 제조에 사용하거나 카르바모일 인산합성효소(CPS1)의 알로스테릭 보조인자로 사용할 수 있다.포유류에서 NAGS는 주로 간과 소장에서 발현되며 미토콘드리아 매트릭스에 [1]국소화된다.

N-아세틸글루탐산합성효소(NAGS)를 통한 N-아세틸글루탐산(NAG) 합성에 대한 전반적인 반응 체계

생물학적 기능

대부분의 원핵생물(박테리아)과 하위 진핵생물(풍구스, 녹조, 식물 등)은 오르니틴 아세틸전달효소(OAT)를 통해 NAG를 생성하는데, 오르니틴은 순환적인 오르니틴 생성 경로의 일부이다.따라서 NAGS는 지원 역할에 사용되며 필요에 따라 NAG 예비비를 보충합니다.그러나 일부 식물과 박테리아에서는 NAGS가 '선형' 아르기닌 생산 [2]경로의 첫 단계를 촉매한다.

원핵생물, 하위 진핵생물, 상위 진핵생물 사이의 NAGS의 단백질 배열은 현저한 유사성의 결여를 보여주었다.원핵생물과 진핵생물의 배열 동일성은 대체로 30% [3]미만인 반면, 하위 진핵생물과 상위 진핵생물의 배열 동일성은 [4]약 20%이다.

NAGS의 효소 활성은 L-arginine에 의해 조절되며, L-arginine은 식물 및 세균 NAGS에서는 억제제 역할을 하지만 척추동물에서는 [5][6]이펙터 역할을 한다.오르니틴 및 아르기닌 합성에 있어서 NAG의 억제제로서의 아르기닌의 역할은 잘 알려져 있지만 요소 [7][8]회로에서 NAG의 역할에 대해서는 몇 가지 논란이 있다.현재 척추동물에서 NAG의 역할은 CPS1의 필수 알로스테릭 보조인자이며, 따라서 요소 사이클을 통해 플럭스의 1차 제어제 역할을 한다.이 역할에서 아르기닌의 피드백 조절은 NAGS에 암모니아가 세포 내에 풍부하며 제거가 필요하다는 신호를 보내 NAGS 기능을 가속화합니다.현재로선 필수 합성 효소에서 1차 요소 회로 제어기로의 NAGS의 진화 과정이 아직 완전히 [9]이해되지 않았다.

메커니즘

N-아세틸글루탐산합성효소(NAGS)의 단순화된 반응 메커니즘

N-아세틸전달효소 기능을 위한 두 가지 메커니즘, 즉 활성 시스테인[10] 잔기로의 아세틸기 전달을 포함하는 2단계 탁구 메커니즘과 카르보닐기에 [11]대한 아미노질소의 직접 공격을 통한 1단계 메커니즘이 제안되었다.Neisseria gonorhoae에서 유래한 NAGS를 사용하여 수행된 연구는 NAGS가 앞서 설명한 원스텝 [12]메커니즘을 통해 진행된다는 것을 시사한다.본 제안에서 아세틸-CoA의 카르보닐기는 글루타메이트의 α-아미노 질소에 의해 직접 공격된다.이 메커니즘은 수소 결합 분극에 의한 카르보닐의 활성화와 활성 [13][14]부위 내에 아세틸기의 중간 수용체 역할을 하는 적절한 시스테인의 부재에 의해 지지된다.

임상적 의의

NAGS의 비활성화는 고암몬혈증의 [15]한 형태인 N-아세틸글루탐산합성효소 결핍증을 초래한다.많은 척추동물에서 N-아세틸글루탐산염은 요소회로의 [16]첫 단계를 촉매하는 효소인 CPS1의 필수 알로스테릭 보조인자이다.NAG 자극이 없으면 CPS1은 암모니아를 인산카르바모일로 변환하지 못해 유독성 암모니아 [17]축적을 일으킨다.카르바모일 글루탐산염은 NAGS [15]결핍에 대한 가능한 치료제로서 가능성을 보여왔다.이는 NAG와 카라바모일 글루탐산염의 구조적 유사성에 기인한 것으로 의심되며, 이는 카르바모일 글루탐산이 [14]CPS1의 효과적인 작용제로 작용할 수 있게 한다.

레퍼런스

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외부 링크