삼인산 이소메라아제

Triosephosphate isomerase
삼인산 이소머라아제
TriosePhosphateIsomerase Ribbon pastel trans.png
트리오스 P 이소머라제 모노머의 측면도, 상단 중앙의 활성 사이트
식별자
EC 번호5.3.1.1
CAS 번호.9023-78-3
데이터베이스
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진 온톨로지아미고 / 퀵고

트리오스-인산염 이소메라아제(TPI 또는 TIM)는 트리오스 인산염 이소메르 디히드록시세톤 인산염과 D-글리세알데히드 3-인산염의 가역성 상호변환을 촉매하는 효소(EC 5.3.1.1)이다.null

디히드록시아세톤인산염 트리오스인산 이소메라아제 D-글리세알데히드 3-인산염
Glycerone-phosphate wpmp.png D-glyceraldehyde-3-phosphate wpmp.png
Biochem reaction arrow reversible NNNN horiz med.svg
트리오스인산 이소메라아제

KEGG 경로 데이터베이스의 복합 C00111KEG 경로 데이터베이스의 효소 5.3.1.1.KEGG 경로 데이터베이스의 복합 C00118.

TPI는 당분해에서 중요한 역할을 하며 효율적인 에너지 생산을 위해 필수적이다.TPI는 포유류와 곤충과 같은 동물들뿐만 아니라 곰팡이, 식물, 박테리아를 포함한 거의 모든 유기체들에서 발견되어 왔다.그러나 요소플라스마스와 같이 당분해를 하지 않는 일부 박테리아는 TPI가 부족하다.null

인간에게 있어서 TPI의 결핍은 트리오스 인산염 이소메라아제 결핍이라고 불리는 진행성, 심각한 신경 질환과 관련이 있다.트리오스 인산염 이소머라아제 결핍증은 만성 용혈성 빈혈이 특징이다.이 병을 일으키는 다양한 돌연변이가 있지만, 대부분은 위치 104에서 글루탐산을 아스파르트산으로 대체하는 것을 포함한다.[1]null

트리오세 인산염 이소메라아제는 매우 효율적인 효소로, 용액에서 자연적으로 발생할 수 있는 것보다 수십억 배 빠른 반응을 수행한다.이 반응은 매우 효율적이어서 촉매적으로 완벽하다고 한다.그것은 기질이 효소의 활성 부위로 확산될 수 있는 비율에 의해서만 제한된다.[2][3]null

메커니즘

그 메커니즘은 "에니디올"의 중간 형성을 포함한다.각 지상 상태와 전이 상태의 상대적 자유 에너지가 실험적으로 결정되었으며, 그림에 표시된다.[2]null

Free energy changes

TPI의 구조는 디히드록시아세톤 인산염(DHAP)과 글리세랄알데히드 3-인산염(GAP)의 전환을 용이하게 한다.TPI의 뉴클레오필릭 글루탐산염 165 잔류물은 기질을 디프로토톤화하며,[4] 전기영양 히스티딘 95 잔류물은 양성자를 내어 엔에디올 중간을 형성한다.[5][6]디프로톤이 떨어지면, 에덴디올레이트(Enediolate)가 붕괴되고 양성자 글루탐산염 165에서 양성자를 추출된 글루탐산염 165는 GAP 제품을 형성한다.역반응의 카탈루션은 유사하게 진행되며, 같은 엔에디올을 형성하지만 C2에서 산소로 인한 엔디올레이트 붕괴와 함께 진행된다.[7]null

TPI는 확산 제한이 있다.열역학 측면에서 DHAP 형성은 GAP 생산보다 20:1이 선호된다.[8]그러나, 글리콜리시스에서는, 신진대사의 후속 단계에서 GAP의 사용이 그 생성에 대한 반응을 촉진한다.TPI는 황산염, 인산염, 비소산 이온에 의해 억제되어 활성 부위와 결합한다.[9]다른 억제제로는 전환 상태 아날로그인 2-인산염과 기질 아날로그인 D-글리세롤-1-인산염이 있다.[10]null

트리오스 인산염 이소머레이즈 다이머의 측면도

구조

삼인산 이소메라아제
식별자
기호TIM
PfamPF00121
Pfam 씨CL0036
인터프로IPR000652
프로사이트PDOC00155
SCOP21tph / SCOPe / SUPFAM

트리오세 인산염 이소메라아제는 동일한 서브유닛의 조광제로, 각각 약 250개의 아미노산 잔류물로 이루어져 있다.서브유닛의 3차원 구조는 외부는 8 α-헬리케, 내부는 8개의 평행 β-스트랜드를 포함하고 있다.그림에서, 각 서브 유닛의 리본 백본은 N-terminus에서 C-terminus까지 파란색에서 빨간색으로 색칠된다.이 구조 모티브는 αβ-바렐 또는 TIM-바렐이라고 불리며, 지금까지 가장 흔히 관찰되는 단백질 접힘이다.이 효소의 활성 부위는 통의 중앙에 있다.글루탐산 잔류물과 히스티딘이 촉매 메커니즘에 관여한다.활성 부위 잔류물 주위의 순서는 알려진 모든 3가지 인산염 이소매아제에 보존된다.null

삼원 인산염 이소머라아제의 구조는 그 기능에 기여한다.에네디올을 형성하기 위해 정확히 배치된 글루탐산염과 히스티딘 잔류물 외에도 TPI의 10개 또는 11개 아미노산 체인이 중간을 안정시키는 루프 역할을 한다.잔류물 166~176으로 형성된 루프는 기질의 인산염 그룹에 수소 결합을 형성하고 있다.이 작용은 에네디올 중간 상태와 다른 전이 상태를 반응 경로에서 안정시킨다.[7]null

TPI 루프는 역학적으로 가능한 반응을 만드는 것 외에도 반응성 에네디올 중간분열을 통해 메틸글리옥살과 무기인산염으로 분해되는 것을 방지한다.기질의 효소와 인산염 그룹 사이의 수소 결합은 그러한 분해를 스테레오 일렉트로닉적으로 불리하게 만든다.[7]메틸글리옥살은 독소로, 형성되면 글리옥살라제 시스템을 통해 제거된다.[11]고에너지 인산염 결합과 나머지 글리콜리시스용 기질을 상실하면 메틸글리옥살 형성이 비효율적으로 된다.null

활성 부위(위치 12)에 가까운 리신 역시 효소 기능에 결정적이라는 연구결과가 나왔다.생리학적 pH로 양성된 라이신은 인산염 그룹의 음전하를 중화시키는 데 도움이 될 수 있다.이 리신 잔여물을 중성 아미노산으로 대체하면 TPI는 모든 기능을 상실하지만, 양성전하 아미노산이 다른 변종들은 일부 기능을 유지한다.[12]null

참고 항목

참조

  1. ^ Orosz F, Oláh J, Ovádi J (December 2006). "Triosephosphate isomerase deficiency: facts and doubts". IUBMB Life. 58 (12): 703–15. doi:10.1080/15216540601115960. PMID 17424909.
  2. ^ a b Albery WJ, Knowles JR (December 1976). "Free-energy profile of the reaction catalyzed by triosephosphate isomerase". Biochemistry. 15 (25): 5627–31. doi:10.1021/bi00670a031. PMID 999838.
  3. ^ Rose IA, Fung WJ, Warms JV (May 1990). "Proton diffusion in the active site of triosephosphate isomerase". Biochemistry. 29 (18): 4312–7. doi:10.1021/bi00470a008. PMID 2161683.
  4. ^ Alber T, Banner DW, Bloomer AC, Petsko GA, Phillips D, Rivers PS, Wilson IA (June 1981). "On the three-dimensional structure and catalytic mechanism of triose phosphate isomerase". Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences. 293 (1063): 159–71. doi:10.1098/rstb.1981.0069. PMID 6115415.
  5. ^ Nickbarg EB, Davenport RC, Petsko GA, Knowles JR (August 1988). "Triosephosphate isomerase: removal of a putatively electrophilic histidine residue results in a subtle change in catalytic mechanism". Biochemistry. 27 (16): 5948–60. doi:10.1021/bi00416a019. PMID 2847777.
  6. ^ Komives EA, Chang LC, Lolis E, Tilton RF, Petsko GA, Knowles JR (March 1991). "Electrophilic catalysis in triosephosphate isomerase: the role of histidine-95". Biochemistry. 30 (12): 3011–9. doi:10.1021/bi00226a005. PMID 2007138.
  7. ^ a b c Knowles JR (March 1991). "Enzyme catalysis: not different, just better". Nature. 350 (6314): 121–4. doi:10.1038/350121a0. PMID 2005961.
  8. ^ Harris TK, Cole RN, Comer FI, Mildvan AS (November 1998). "Proton transfer in the mechanism of triosephosphate isomerase". Biochemistry. 37 (47): 16828–38. doi:10.1021/bi982089f. PMID 9843453.
  9. ^ Lambeir AM, Opperdoes FR, Wierenga RK (October 1987). "Kinetic properties of triose-phosphate isomerase from Trypanosoma brucei brucei. A comparison with the rabbit muscle and yeast enzymes". European Journal of Biochemistry. 168 (1): 69–74. doi:10.1111/j.1432-1033.1987.tb13388.x. PMID 3311744.
  10. ^ Lolis E, Petsko GA (July 1990). "Crystallographic analysis of the complex between triosephosphate isomerase and 2-phosphoglycolate at 2.5-A resolution: implications for catalysis". Biochemistry. 29 (28): 6619–25. doi:10.1021/bi00480a010. PMID 2204418.
  11. ^ Creighton DJ, Hamilton DS (March 2001). "Brief history of glyoxalase I and what we have learned about metal ion-dependent, enzyme-catalyzed isomerizations". Archives of Biochemistry and Biophysics. 387 (1): 1–10. doi:10.1006/abbi.2000.2253. PMID 11368170.
  12. ^ Lodi PJ, Chang LC, Knowles JR, Komives EA (March 1994). "Triosephosphate isomerase requires a positively charged active site: the role of lysine-12". Biochemistry. 33 (10): 2809–14. doi:10.1021/bi00176a009. PMID 8130193.

외부 링크

  • PDBe-KB는 휴먼 트리오스포스포인산 이소머레이스 PDB에서 이용할 수 있는 모든 구조 정보의 개요를 제공한다.