Biotinkarboxylas
| Biotinkarboxylas | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Biotinkarboxylashomodimer, E.Coli-
| |||||||||
| identifierare | |||||||||
| EG nr. | 6.3.4.14 | ||||||||
| CAS-nr. | 9075-71-2 | ||||||||
| 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 | ||||||||
| |||||||||
| Biotinkarboxylas C-terminal domän | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 kristallstruktur av biotinkarboxylas domän av acetyl-koenzym ett karboxylas från saccharomyces cerevisiae i komplex med soraphen a
| |||||||||
| Identifierare | |||||||||
| Symbol | Biotin_carb_C | ||||||||
| Pfam | PF02785 | ||||||||
| InterPro | IPR005482 | ||||||||
| SCOP2 | 1dv1 / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
Inom enzymologi är ett biotinkarboxylas ( EC 6.3.4.14 ) ett enzym som katalyserar den kemiska reaktionen
- ATP + biotin-karboxyl-bärarprotein + CO 2 ADP + fosfat + karboxibiotin-karboxyl-bärarprotein
De tre substraten för CO2 detta enzym är ATP , biotin-karboxyl-bärarprotein (BCCP) och , medan dess tre produkter är ADP , fosfat och karboxibiotin-karboxyl-bärarprotein.
Det systematiska namnet på denna enzymklass är biotin-karboxyl-bärarprotein: koldioxidligas (ADP-bildande) . Detta enzym kallas även biotinkarboxylas (komponent av acetyl-CoA-karboxylas ). Detta enzym deltar i fettsyrabiosyntesen . Detta enzym deltar i fettsyrabiosyntesen genom att tillhandahålla en av de katalytiska funktionerna hos acetyl-CoA-karboxylaskomplexet. Som tidigare nämnts, efter att karboxibiotinprodukten har bildats, kommer karboxitransferasenheten i komplexet att överföra den aktiverade karboxigruppen från BCCP till Acetyl-CoA, vilket bildar en malonatanalog känd som malonyl-CoA. Malonyl-CoA fungerar som den primära koldonatorn i fettsyrabiosyntesen, följt av en serie reduktions- och dehydreringsreaktioner för att avlägsna acylgruppen.
Reaktionsväg
Biotinkarboxylaser är ett konserverat enzym som finns i biotinberoende karboxylaskomplex såsom acetyl-CoA-karboxylas. Hur biotinkarboxylas fungerar är, inom det relevanta karboxylaskomplexet, det finns ett biotinkarboxylbärarprotein som är kovalent kopplat till biotin via en Lys-rest. Både biotinkarboxylasaktivitet såväl som BCCP i karboxylaskomplexet är mycket konserverade bland denna enzymklass. Den huvudsakliga variationskällan för karboxylaser härrör från karboxyltransferaskomponenten, eftersom molekylen till vilken karboxylgruppen överförs (från biotin) dikterar den nödvändiga specificitetskomponenten för att katalysera denna överföring.
Strukturen av biotinkarboxylas påverkar kraftigt reaktionsvägen som enzymet katalyserar, så diskussionen om denna reaktionsväg måste också beröra hur substraten och intermediärerna stabiliseras inom det aktiva stället. Bikarbonat (HCO 3 - ) hålls inom det aktiva stället för biotinkarboxylas genom vätebindning med biotin såväl som en bidentat jonparinteraktion av negativt laddade syrgas med Arg 292 iminiumjon. Det antas att Glu 296 -resten av BC fungerar som en bas, som deprotonerar bikarbonatmolekyl, vilket underlättar nukleofil attack av karbonylsyren på den terminala fosfatmolekylen av ATP. Denna initiala reaktion av vägen kan inträffa eftersom ATP också hålls tätt i fickan på det aktiva stället via icke-kovalent koordination av ATP med magnesiumjoner.
Efter denna nukleofila attack bryts karbonatmolekylen ned till CO 2 via elektrontryckning, vilket producerar en PO 4 3- jon som sedan fungerar som en bas och deprotonerar amiden av ureidoringen i biotin. En enolatliknande mellanprodukt bildas, som producerar en negativ laddning på syret, som stabiliseras av iminiumjonen av Arg 338 . Enolatet utför sedan en nukleofil attack på CO 2 (som hålls på plats genom H-bindning med Glu 296 -rester), vilket slutligen leder till produkten av denna enzymatiska väg: karboxibiotin. Efter att denna reaktion inträffat verkar karboxitransferasenzymet som finns i komplexet på karboxibiotinet för att överföra karboxylgruppen till målacceptormolekylen, dvs acetyl Co-A, propionyl Co-A etc.
Strukturstudier
I slutet av 2007 har 5 strukturer lösts för denna klass av enzymer, med PDB- accessionskoderna 1BNC , 1DV1 , 1DV2 , 2GPS och 2GPW .
Kristallstrukturen har bestämts för biotinkarboxylas (acetyl-CoA-karboxylas) från Escherichia coli , men det eukaryota BC är svårt att få information om eftersom det är katalytiskt inaktivt i lösning. E. coli biotinkarboxylas är sammansatt av två homogena dimerer uppbyggda av 3 domäner: A, B och C. Man tror att B-domänen för varje monomer är väsentlig för funktionen av detta enzym, eftersom det finns extrem flexibilitet hos detta domän som ses i kristallstrukturen. Vid bindning av ATP-substratet sker en konformationsförändring där B-domänen i huvudsak sluter sig över det aktiva stället. Även om denna förändring antas föra ATP tillräckligt nära för att reaktionen ska inträffa, var det aktiva stället fortfarande exponerat för lösningsmedel. På grund av denna anomali i kristallstrukturen tror man att bindningen av biotin till BCCP hjälper till i denna reaktionsväg, och täcker huvudsakligen biotin inom det aktiva stället, eftersom bevis visar att fritt biotin inte är ett lika bra substrat för detta enzym jämfört med till biotin-BCCP. En C-terminal konserverad domän inom detta enzym innehåller de flesta av resterna av det aktiva stället . Glu 296 och Arg 338 är mycket konserverade rester bland denna underklass av enzymer och arbetar för att stabilisera reaktionsintermediärerna och hålla dem i fickan på det aktiva stället tills karboxyleringen är fullständig.
Detta enzym är livsviktigt och har bibehållit sin funktion i en mängd olika organismer. Även om strukturen i sig kan vara divergerande baserat på biotinkarboxylasfunktionen och vilket komplex det finns i, fungerar enzymet fortfarande för att fylla samma funktion. Fettsyrasyntes tillhandahåller steroler och andra lipider som är väsentliga för biokemiska vägar, och nödvändigheten av denna enzymfunktion bekräftas av den mycket konserverade aminosyrasekvensen på det aktiva stället.
Vidare läsning
- Dimroth P, Guchhait RB, Stoll E, Lane MD (1970). "Enzymatisk karboxylering av biotin: molekylära och katalytiska egenskaper hos ett komponentenzym av acetyl CoA-karboxylas" . Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 67 (3): 1353–60. Bibcode : 1970PNAS...67.1353D . doi : 10.1073/pnas.67.3.1353 . PMC 283359 . PMID 4922289 .
