ADP-ribosdifosfatas

ADP-ribos
difosfatasidentifierare
EG nr.	3.6.1.13
CAS-nr.	9024-83-3
Databaser
IntEnz	IntEnz-vy
BRENDA	BRENDA inträde
ExPASy	NiceZyme-vy
KEGG	KEGG inträde
MetaCyc	Metabolisk väg
PRIAM	profil
PDB- strukturer	RCSB PDB PDBe PDB summa
Genontologi	AmiGO / QuickGO
Sök PMC artiklar PubMed artiklar NCBI proteiner

ADP-ribosdifosfatas ( EC 3.6.1.13 ) är ett enzym som katalyserar en hydrolysreaktion där vatten nukleofilt attackerar ADP-ribos för att producera AMP och D-ribos 5-fosfat. Enzymhydrolys sker genom att en fosfoanhydridbindning bryts och är beroende av Mg 2 ⁺ -joner som hålls i komplex av enzymet.

Detta visar hela enzymet med ADP-Ribose bundet i fickan på det aktiva stället. Blå och röda områden på ytan representerar polära rester som hjälper till att skapa den aktiva platsfickan. [1] Från .

Den C-terminala domänen av ADP-ribosdifosfatas innehåller Nudix -sekvensen, en mycket konserverad aminosyrasekvens som finns i över 450 förmodade proteiner i cirka 90 olika arter. En del av denna sekvens känd som Nudix -vecket är den katalytiska delen av sekvensen. Det är ett strukturellt bevarat loop-helix-loop-motiv som skapar en ställning för metallbindning och pyrofosfataskemi i enzymet.

ADP-riboshydrolaser fungerar i allmänhet som skyddande medel mot överdriven intracellulär ackumulering av ADP-ribos, eftersom höga intracellulära nivåer av ADP-ribos kan vara skadliga för cellen. ADP-ribosdifosfatas, i synnerhet, hydrolyserar ADP-ribos till AMP och D-ribos 5-fosfat, som båda är mellanprodukter av centrala metaboliska vägar och därför lätt kan återanvändas.

Andra vanliga namn för ADP-ribosdifosfatas inkluderar ADP-ribos pyrofosfatas och ADPRas. ADP-ribos kallas vanligtvis ADPR.

Strukturera

Detta visar hur H-bindningar och Mg ²⁺ koordinerar och håller AMPCPR-substratet (en analog av ADP-ribos) i komplex med enzymet. Aminosyror på det aktiva stället visas, såväl som två viktiga vattenmolekyler på det aktiva stället. [2] Från .

ADPRase är en dimer av två identiska monomerer, som var och en innehåller 209 aminosyror. De två monomererna viks till två distinkta strukturella domäner och med två ekvivalenta katalytiska ställen. Den C-terminala domänen består av Nudix-sekvensen som nämns ovan och den N-terminala domänen är primärt involverad i dimerstabilisering. Som nämnts tidigare är Nudix-vecket den katalytiska delen av enzymet, men båda domänerna är involverade i det aktiva stället och de hjälper båda till med vidhäftningen och koordinationen av H 2 O, Mg 2+ _och ADP ^- ribossubstratet.

Detta visar hur två Mg ²⁺ koordinerar den attackerande vattenmolekylen och hur den tredje Mg ²⁺ överbryggar de två fosfaterna på ADP-ribos. Avstånden mellan Mg ²⁺ och substratet visas i ångström. H-bindningar till det katalytiska glutamatet visas också. [3] Från .

Den intilliggande bilden visar det aktiva stället för ADPRase i komplex med AMPCPR och Mg2 ⁺ . AMPCPR är en icke-hydrolyserbar analog av ADP-ribos och fungerar således som en hämmare av ADPRas. Bilden nedan avslöjar de första och andra Mg ²⁺ -jonerna, som tjänar till att koordinera den attackerande vattenmolekylen så att den är perfekt i linje med den sprickbara bindningen (OPO-bindningen är 177 grader) och redo för attack. En glutamatsidokedja (E162) kommer att deprotonera vattenmolekylen, och sedan kommer hydroxidjonen att attackera nukleofilt. Detta inträffar när vattenmolekylen är 3,0 ångström bort från fosformolekylen som den angriper. Genom att använda H ₂ O ¹⁸ har man funnit att vattenmolekylen angriper adenosylfosfatet. Detta bevis är ett vederläggning av en tidigare studie som antydde att hydrolys av ADP-ribos kunde fortgå genom nukleofil attack vid antingen alfa- eller beta-fosfat (Gabelli, et al. 2001). Efter att vattenmolekylen attackerar bildas en mellanprodukt, och sedan sparkas ribos 5-fosfat igång som en lämnande grupp. Den tredje aktiva platsen Mg ²⁺ -jonen används för att stabilisera den negativa laddningen av fosfatgruppen när den lämnar, och är således belägen perfekt mellan de två fosfaterna.

När substratet är bundet skiljer sig enzymets struktur i form. Med substratet bundet, flyttar Loop L9 sig 10 ångström från sin ursprungliga position i det fria enzymet, vilket bildar en snävare varv och för E162 till dess katalytiska position, vilket innebär att detta enzym cyklar mellan ett öppet (fritt enzym) och ett stängt (substrat-metall) komplex) konformation. Detta är viktigt eftersom det förhindrar ospecifik hydrolys av andra nukleotider. ADPRase är mycket specifik för ADPR, eftersom det har visat sig att dess Km _för ADPR är minst två storleksordningar lägre än för andra sockernukleotider.

Mekanism

Hydrolysen av ADPR katalyseras av E162, vilket förbättrar nukleofilicitet för vattenmolekylen på det aktiva stället genom att deprotonera den. Detta vatten hålls perfekt i linje med den klyvbara bindningen av de första och andra magnesiumjonerna. Hydroxidjonen angriper sedan fosforatomen på adenosylfosfatet och skapar en trigonal bypyramidal mellanprodukt med ett negativt laddat syre fäst till adenosylfosfatet. Dubbelbindningen ombildas sedan, vilket effektivt släpper ut ribos-5-fosfat som en lämnande grupp. Den tredje Mg ²⁺ används för att stabilisera den negativa laddningen på den lämnande gruppen.

Enzymfunktioner

ADP-ribos är en mellanprodukt som produceras under metabolismen av NAD+ , mono- eller fleromättade proteiner och cyklisk- ADP-ribos . ADP-ribos är ett proteinglykerande medel, och överskottsnivåer av ADP-ribos i cellen kan orsaka icke-enzymatisk ADP-ribosylering. Icke-enzymatisk ADP-ribosylering kan inaktivera proteinmål som innehåller nukleotidbindningsställen när adenylatdelen av ADP-ribos binder till dem, och det kan också störa metabolisk reglering som sker via enzymatisk ADP - ribosylering . Till exempel inhiberas aktinpolymerisation av icke-enzymatisk ADP-ribosylering vid en Cys- rest. Således antas det att ADPRase fungerar i allmänhet som ett husrengörande enzym för att eliminera potentiellt skadlig ADP-ribos från cellen.

I litteraturen stöds den avgiftande rollen av ADPRase direkt i E. coli- celler. Men i däggdjursceller finns det bara ett indirekt bevis som kopplar ADPRase till en avgiftande roll, och detta kommer från studier av den mycket specifika råttlevern ADPRibase-I med cytotoxiska medel.