리보오스인산디포스포키나아제

Ribose-phosphate diphosphokinase
리보오스인산디포스포키나아제
2h06.jpg
포스포리보실피로인산합성효소1, 헥사머, 사람
식별자
EC 번호2.7.6.1
CAS 번호9031-46-3
데이터베이스
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PDB 구조RCSB PDB PDBe PDBum
진 온톨로지AmiGO / QuickGO
포스포리보실피로인산합성효소1
식별자
기호.PRPS1
NCBI유전자5631
HGNC9462
옴311850
참조NM_002764
유니프로트P60891
기타 데이터
EC 번호2.7.6.1
궤적크리스트 X Q21-q27
포스포리보실피로인산합성효소2
식별자
기호.PRPS2
NCBI유전자5634
HGNC9465
옴311860
참조NM_002765
유니프로트P11908
기타 데이터
EC 번호2.7.6.1
궤적크리스트 X pter-q21

리보스-인산디포스포키나아제(또는 포스포리보실피로인산합성효소 또는 리보스-인산피로포키나아제)는 리보스 5-인산을 포스포리보실피로인산(PRPP)[1][2]으로 변환하는 효소이다.EC 2.7.6.1에 따라 분류된다.

이 효소는 뉴클레오티드(퓨린 및 피리미딘), 보조인자 NAD 및 NADP, 아미노산 히스티딘 및 [1][2][3]트립토판의 합성에 관여하며, 이러한 생합성 과정을 기질 리보스 5-인산이 유도되는 펜토포스 인산 경로와 연결시킨다.리보오스 5-인산은 포도당 6-인산으로부터 HMP 션트 경로에 의해 생성된다.포스포리보실 피로인산염은 퓨린 회수 경로와 퓨린의 탈노보 합성의 필수 성분으로 작용한다.따라서 효소의 기능 장애는 푸린 대사를 저해할 것이다.리보스-인산피로포스포키나제는 박테리아, 식물 및 동물에 존재하며, 인간 리보스-인산피로포스포키나아제에는 [2]세 가지 동질 형태가 있다.사람의 경우 효소를 코드하는 유전자는 X염색체에 [2]있다.

반응 메커니즘

Overall reaction for phosphoribosyl pyrophosphate synthetase

리보스-인산 디포스포키나제는 디포스포릴기를 Mg-ATP(ATP에 배위된 Mg2+)에서 리보스 5-인산으로 [2]전달한다.효소적 반응은 리보오스 5-인산의 결합에서 시작하여 Mg-ATP가 효소에 결합한다.양기판의 결합에 의한 전이상태에서 이인산염이 전사한다.효소는 포스포리보실 [4]피로인산물을 방출하기 전에 먼저 AMP를 방출합니다.산소 18을 사용한 실험은 리보오스 5-인산의 아노머 하이드록실기가 SN2 [5]반응에서 ATP의 베타-인산에 대한 친핵성 공격을 진행한다는 것을 보여준다.

SN2 mechanism of phosphoribosyl pyrophosphate synthetase

구조.

포스포리보실 피로인산합성효소 I(인간)의 1개 서브유닛의 PyMol 렌더링.녹색으로 표시된 유연한 루프, 파란색으로 표시된 리보오스 5-인산 결합 영역.
호모디머로서의 포스포리보실 피로인산합성효소 I(인간)의 PyMol 렌더링으로, 2개의 서브 유닛(빨강 및 파란색)에 의해 형성된다.세 개의 호모디머가 활성 효소 복합체를 형성합니다.

결정화 및 X선 회절 연구는 복제, 단백질 발현 및 정제 기술로 분리된 효소의 구조를 설명했다.리보오스-인산 디포스포키나제의 한 서브유닛은 318개의 아미노산으로 구성되어 있으며 활성효소 복합체는 3개의 호모디머(또는 6개의 서브유닛, 헥사머)로 구성되어 있다.하나의 서브유닛의 구조는 N 말단 도메인에서 4개의 알파 나선과 C 말단 도메인에서 5개의 알파 나선으로 둘러싸인 5가닥 병렬 베타 시트(중앙 코어)이며,[2] 코어에서 2개의 짧은 반평행 베타 시트가 확장된다.효소의 촉매 부위는 ATP와 리보오스 5-인산을 결합합니다.플렉시블 루프(Phe92–Ser108), 피로인산염 결합 루프(Asp171–Gly174) 및 플래그 영역(인접 서브유닛으로부터의 Val30–Ile44)은 하나의 서브유닛의 두 도메인 사이의 계면에 위치한 ATP 결합 부위를 구성한다.플렉시블 루프는 [6]컨피규레이션의 변동성이 크기 때문에 이 이름이 붙습니다.리보오스 5-인산 결합 부위는 하나의 서브유닛의 [2][6]C 말단 도메인에 위치한 잔류물 Asp220–Thr228로 구성된다.ADP를 결합하는 알로스테릭 부위는 세 [2]개의 서브유닛에서 아미노산 잔기로 구성됩니다.

기능.

이 반응의 산물인 포스포리보실 피로인산염(PRPP)은 수많은 생합성 경로(탈노보 및 회수 경로)에 사용된다.PRPP는 RNA와 DNA를 형성하는 뉴클레오티드 베이스에 사용되는 퓨린과 피리미딘의 de novo 합성에 리보스당을 제공한다.PRPP는 오로티딜레이트와 반응하여 오로티딜레이트를 형성하고, 오로티딜레이트는 우리딜레이트(UMP)로 전환될 수 있다.그런 다음 UMP는 뉴클레오티드 시티딘 삼인산(CTP)으로 전환될 수 있다.PRPP, 글루타민 및 암모니아는 궁극적으로 아데노신 삼인산(ATP) 또는 구아노신 삼인산(GTP)으로 전환될 수 있는 이노신산(IMP)의 전구체인 5-포스포리보실-1-아민을 형성한다.PRPP는 유리 푸린 염기와 반응하여 아데닐산, 구아닐산 및 이노신산을 [7][8]형성함으로써 푸린 회수 경로에서 역할을 한다.PRPP는 또한 NAD의 합성에도 사용된다: PRPP와 니코틴산의 반응은 중간 니코틴산 모노뉴클레오티드를 [9]생성한다.

규정

리보오스-인산 디포스포키나아제는 활성에 Mg2+를 필요로 하며, 효소는 Mg2+와 조정된 ATP에만 작용한다.리보오스-인산디포스포키나아제는 인산화 및 알로스테리에 의해 조절된다.인산염에 의해 활성화되고 ADP에 의해 억제되므로 인산염과 ADP는 동일한 조절 부위에서 경쟁하는 것이 좋습니다.정상 농도에서 인산염은 알로스테릭 조절 부위에 결합함으로써 효소를 활성화한다.단, 고농도에서는 활성부위에서의 결합을 위해 리보오스5-인산기질과 경합함으로써 인산염이 억제효과가 있음을 알 수 있다.ADP는 리보오스-인산 디포스포키나아제의 핵심 알로스테릭 억제제이다.기질 리보오스 5-인산의 낮은 농도에서 ADP는 효소를 경쟁적으로 억제할 수 있는 것으로 나타났다.리보오스-인산피로포스포키나아제는 또한 그 하류 생합성 [2][6]생성물에 의해 억제된다.

질병에서의 역할

리보오스-인산디포스포키나아제는 많은 생합성 경로에서 핵심 화합물이기 때문에 일부 희귀 질환과 X-결합 열성 질환에 관여한다.과잉 활성을 유발하는 돌연변이(효소 활성의 증가 또는 효소의 규제 해제)는 푸린과 요산의 과잉 생산을 초래한다.과잉 활동 증상으로는 통풍, 신경성 난청,[10] 약한 근육 긴장, 근육 조정 장애, 유전성 말초 신경 [11]장애,[12][13][14] 신경 발달 장애 등이 있다.리보스-인산 디포스포키나아제에서 기능 상실을 초래하는 돌연변이는 샤르콧-마리-투스병 [15]및 예술증후군을 초래한다.

레퍼런스

  1. ^ a b Visentin LP, Hasnain S, Gallin W (July 1977). "Ribosomal protein S1/S1A in bacteria". FEBS Lett. 79 (2): 258–63. doi:10.1016/0014-5793(77)80799-0. PMID 330231. S2CID 38926849.
  2. ^ a b c d e f g h i Li S, Lu Y, Peng B, Ding J (January 2007). "Crystal structure of human phosphoribosylpyrophosphate synthetase 1 reveals a novel allosteric site". Biochem. J. 401 (1): 39–47. doi:10.1042/BJ20061066. PMC 1698673. PMID 16939420.
  3. ^ Tang W, Li X, Zhu Z, Tong S, Li X, Zhang X, Teng M, Niu L (May 2006). "Expression, purification, crystallization and preliminary X-ray diffraction analysis of human phosphoribosyl pyrophosphate synthetase 1 (PRS1)". Acta Crystallographica Section F. 62 (Pt 5): 432–4. doi:10.1107/S1744309106009067. PMC 2219982. PMID 16682768.
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  14. ^ "Phosphoribosylpyrophosphate synthetase superactivity". Lister Hill National Center for Biomedical Communications. Retrieved 25 February 2014.
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외부 링크