세린탈수효소

Serine dehydratase
세린탈수효소
SDHEnzyme.jpg
식별자
기호Sds.
엔씨비유전자10993
HGNC10691
오밈182128
RefSeqNM_006843
유니프로트P20132
기타자료
EC 번호4.3.1.17
로커스12번 씨 Q24.21

세린 탈수효소 또는 L-세린 암모니아 리아제(SDH)는 피리독살 인산염 의존 효소(PLP)의 β 계열에 속한다.SDH는 자연에서 광범위하게 발견되지만, 그 구조와 성질은 종마다 다르다.SDH는 포유류 간세포의 효모, 박테리아, 세포질에서 발견된다.SDH 촉매란 암모니아 방출과 함께 화농을 생성하기 위해 L-세린을 디아미네이션하는 것이다.[1]null

이 효소는 1개의 기질인 L-세린과 2개의 제품인 피루바이트와 NH를3 가지고 있으며, 1개의 공동 인자인 피리독살 인산염(PLP)을 사용한다.이 효소의 주된 역할은 간 세포질에서 글루코네제네시스(glukoneogenesis)에 있다.[citation needed]null

명명법

세린 탈수효소는 또한 다음과 같이 알려져 있다.[2]

  • L-세린 암모니아-레이아제
  • 세린데아미노효소
  • L-히드록시아미노아시드탈수소효소
  • L-세린 디아미나제
  • L-세린 탈수효소
  • L-세린 수력-합효소

구조

홀로엔자임 SDH에는 319개의 잔류물, 1개의 PLP 공actor 분자가 포함되어 있다.[1]모노머의 전체적인 접힘은 베타 계열의 다른 PLP 의존 효소의 접힘과 매우 유사하다.효소는 PLP와 작은 영역을 결합하는 큰 촉매 도메인을 포함한다.도메인은 두 개의 잔여물 32-35와 138-146으로 연결되며, 내부 간격은 활성 사이트를[1] 위한 공간이 된다.

코팩터 바인딩

PLP 공동요인은 큰 도메인의 베타-스트랜드 7과 10 사이에 위치하며 작은 영역과 큰 도메인 사이의 큰 내부 간격에 놓여 있다.공동 계수는 Schiff base 링크를 통해 Lys41에 공동 결합된다.공작용기는 Peh40의 사이드 체인과 Ala222의 메인 체인 사이에 샌드위치되어 있다.각 PLP의 극성 substituents의 기능적인 그룹에 의해:PLP의 pyridinium 질소는 Cys303의 곁 사슬에 hydrogen-bonded 조정됩니다, PLP의 C3-hydroxyl 그룹은 Asn67의 곁 사슬에, 그리고 PLP의 인산염 그룹 주 사슬은tetraglycine 루프에서 amides에 의해서 조정됩니다 hydrogen-bonded.[1][3](그림 3과 그림 4)..

메커니즘

세린 탈수효소에 의해 촉매되는 반응은 다른 PLP 의존 반응에 의해 보이는 패턴을 따른다.쉬프 베이스 연계가 만들어지고 아미노아크릴레이트 그룹이 방출되며, 이 그룹은 비전도성 가수 분해효소를 피루베이트에 겪는다.[4]null

억제제

클레랜드(1967년)가 수행한 일련의 검사에 따르면, 다양한 억제제 농도의 화농도 형성의 선형 비율은 L-시스테인과 D-세린이 경쟁적으로 효소 SDH를 억제한다는 것을 보여주었다.[5]SDH 활성화가 L-cysteine에 의해 억제되는 이유는 L-Cysteine으로부터 Cystine Desulfrase를 거쳐 무기유황이 생성되고 유황 함유 집단이 억제를 촉진하는 것으로 알려져 있기 때문이다.[6]L-트레오닌은 세린 탈수효소도 경쟁적으로 억제한다.null

게다가, 인슐린은 성인 당뇨병 쥐에서 글리콜리분해를 촉진하고 간세린 탈수효소의 유도를 억제하는 것으로 알려져 있다.[7]쥐의 간세포에서 글루카곤에 의한 유도 세린 탈수효소 40-50% 억제를 인슐린이 유발한다는 연구 결과가 나왔다.[8]인슐린과 에피네프린 성분이 간세포에서 SDH 유전자의 전사를 억제해 세린 탈수효소 활동을 억제한다는 연구 결과도 나왔다.[9]마찬가지로 글루카곤의 수치가 증가하면 SDH의 활성도를 증가시킨다. 왜냐하면 이 호르몬은 SDH 효소를 상향 조절하기 때문이다.이것은 글루코네제네시스라는 맥락에서 일리가 있다.SDH의 주된 역할은 자유 포도당으로 변환될 수 있는 화농산물을 만드는 것이다.그리고 글루카곤은 글루코네제네시스(gluconegenesis)를 억제하는 신호를 주고 간에서 글리코겐 저장소를 방출하여 혈중 자유 포도당의 양을 증가시킨다.null

SDH가 세린과 결합해 낭성티오닌을 생성하는 화합물인 호모시스테인은 SDH의 작용을 비경쟁적으로 억제하기도 한다.연구 결과 호모시스테인은 SDH의 PLP 코엔자임과 반응해 콤플렉스를 만든다는 것이 밝혀졌다.이 복합체에는 코엔자임 활성이 없고 SDH는 기능할 수 없다(효소 메커니즘 섹션 참조).[10]일반적으로 호모시스테인은 메티오닌의 아미노산 및 대사물이다. 호모시스테인의 증가된 수치는 호모시스테닌증을 유발할 수 있다(질병 관련성 섹션 참조).[11]null

생물 함수

일반적으로 SDH 수준은 포유류 크기가 증가함에 따라 감소한다.[12]null

SDH 효소는 글루코네제네시스에 중요한 역할을 한다.활동은 고단백 식단과 기아에 의해 증대된다.저탄수화물 기간 동안 세린은 SDH를 통해 화농도로 전환된다.이 피루베이트는 옥살로아세테이트로 변환될 수 있는 미토콘드리아로 들어간다. 그래서 포도당이다.[13]null

인간의 간은 SDH 활동이 낮기 때문에 인간 SDH의 성질과 기능에 대해서는 거의 알려져 있지 않다.요시다와 기쿠치에 의해 행해진 연구에서는 글리신 분해 경로를 측정했다.글리신은 세린으로 전환될 수 있으며 세린 탈수효소를 통해 피루베이트가 되거나 메틸렌-THF, 암모니아, 이산화탄소로 산화성 갈라짐을 겪을 수 있다.결과는 SDH 경로의 이차적인 중요성을 보여주었다.[13][14]null

질병 관련성

SDH는 고혈당과 종양의 발달에 있어 중요한 것일 수 있다.null

비ketotic 고혈당증은 세린 탈수효소의 가까운 친척인 Threonine 탈수효소가 부족하기 때문이다.세린 탈수효소도 인간 대장암과 쥐 육종에서 결석한 것으로 밝혀졌다.이러한 종양에서 관찰된 효소 불균형은 세린 합성을 위한 증가된 용량이 암세포의 세포 복제에 대한 약속의 일부로서 뉴클레오티드 생합성에 대한 그것의 이용률과 결합되어 있음을 보여준다.이 패턴은 사르코마와 발암, 그리고 인간과 설치류의 종양에서 발견된다.[15]null

진화

인간과 쥐 세린 탈수효소 cDNA는 36개의 아미노산 잔류물 스트레칭을 제외하면 동일하다.효모와 대장균 테레오닌 탈수효소, 인간 세린 탈수효소에서도 유사성이 나타났다.인간 SDH는 효모 효소로 27%, 대장균 효소로 27%의 염기서열 동질성을 보인다.[16]전체 PLP 효소는 활성 부위 잔류물의 보존도가 높다.[16]null

외부 링크

참조

  1. ^ a b c d Sun L, Bartlam M, Liu Y, Pang H, Rao Z (March 2005). "Crystal structure of the pyridoxal-5'-phosphate-dependent serine dehydratase from human liver". Protein Science. 14 (3): 791–8. doi:10.1110/ps.041179105. PMC 2279282. PMID 15689518.
  2. ^ "KEGG ENZYME Database Entry". Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes. Kanehisa Laboratories. Retrieved 17 May 2011.
  3. ^ Toyota CG, Berthold CL, Gruez A, Jónsson S, Lindqvist Y, Cambillau C, Richards NG (April 2008). "Differential substrate specificity and kinetic behavior of Escherichia coli YfdW and Oxalobacter formigenes formyl coenzyme A transferase". Journal of Bacteriology. 190 (7): 2556–64. doi:10.1128/JB.01823-07. PMC 2293189. PMID 18245280.
  4. ^ Yamada T, Komoto J, Takata Y, Ogawa H, Pitot HC, Takusagawa F (November 2003). "Crystal structure of serine dehydratase from rat liver". Biochemistry. 42 (44): 12854–65. doi:10.1021/bi035324p. PMID 14596599.
  5. ^ Gannon F, Bridgeland ES, Jones KM (February 1977). "L-serine dehydratase from Arthrobacter globiformis". The Biochemical Journal. 161 (2): 345–55. doi:10.1042/bj1610345. PMC 1164512. PMID 322657.
  6. ^ Nakagawa H, Kimura H (November 1969). "The properties of crystalline serine dehydratase of rat liver". Journal of Biochemistry. 66 (5): 669–83. doi:10.1093/oxfordjournals.jbchem.a129180. PMID 5358627.
  7. ^ Freedland RA, Taylor AR (December 1964). "Studies on Glucose-6-Phosphatase and Glutaminase in Rat Liver and Kidney". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Specialized Section on Enzymological Subjects. 92 (3): 567–71. doi:10.1016/0926-6569(64)90016-1. PMID 14264889.
  8. ^ Miura S, Nakagawa H (October 1970). "Studies on the molecular basis of development of serine dehydratase in rat liver". Journal of Biochemistry. 68 (4): 543–8. doi:10.1093/oxfordjournals.jbchem.a129384. PMID 5488777.
  9. ^ Kanamoto R, Su Y, Pitot HC (August 1991). "Effects of glucose, insulin, and cAMP on transcription of the serine dehydratase gene in rat liver". Archives of Biochemistry and Biophysics. 288 (2): 562–6. doi:10.1016/0003-9861(91)90236-C. PMID 1654838.
  10. ^ Pestaña A, Sandoval IV, Sols A (October 1971). "Inhibition by homocysteine of serine dehydratase and other pyridoxal 5'-phosphate enzymes of the rat through cofactor blockage". Archives of Biochemistry and Biophysics. 146 (2): 373–9. doi:10.1016/0003-9861(71)90139-1. PMID 4398884.
  11. ^ Hurd RW, Hammond EJ, Wilder BJ (March 1981). "Homocysteine induced convulsions: enhancement by vitamin B6 and inhibition by hydrazine". Brain Research. 209 (1): 250–4. doi:10.1016/0006-8993(81)91190-2. PMID 6260308. S2CID 29790535.
  12. ^ Rowsell EV, Carnie JA, Wahbi SD, Al-Tai AH, Rowsell KV (1979). "L-serine dehydratase and L-serine-pyruvate aminotransferase activities in different animal species". Comparative Biochemistry and Physiology. B, Comparative Biochemistry. 63 (4): 543–55. doi:10.1016/0305-0491(79)90061-0. PMID 318433.
  13. ^ a b Snell K (1984). "Enzymes of serine metabolism in normal, developing and neoplastic rat tissues". Advances in Enzyme Regulation. 22: 325–400. doi:10.1016/0065-2571(84)90021-9. PMID 6089514.
  14. ^ Koyata H, Hiraga K (February 1991). "The glycine cleavage system: structure of a cDNA encoding human H-protein, and partial characterization of its gene in patients with hyperglycinemias". American Journal of Human Genetics. 48 (2): 351–61. PMC 1683031. PMID 1671321.
  15. ^ Snell K, Natsumeda Y, Eble JN, Glover JL, Weber G (January 1988). "Enzymic imbalance in serine metabolism in human colon carcinoma and rat sarcoma". British Journal of Cancer. 57 (1): 87–90. doi:10.1038/bjc.1988.15. PMC 2246686. PMID 3126791.
  16. ^ a b Ogawa H, Gomi T, Konishi K, Date T, Nakashima H, Nose K, Matsuda Y, Peraino C, Pitot HC, Fujioka M (September 1989). "Human liver serine dehydratase. cDNA cloning and sequence homology with hydroxyamino acid dehydratases from other sources". The Journal of Biological Chemistry. 264 (27): 15818–23. doi:10.1016/S0021-9258(18)71550-0. PMID 2674117.