D-oktopindehydrogenas
| Identifierare för | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| D-oktopindehydrogenas | |||||||||
| EG nr. | 1.5.1.11 | ||||||||
| CAS-nr. | 37256-27-2 | ||||||||
| 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 | ||||||||
| |||||||||
Oktopindehydrogenas ( N2-(D-1-karboxietyl)-L-arginin:NAD+ oxidoreduktas , OcDH , ODH ) är ett dehydrogenasenzym i familjen opindehydrogenas som hjälper till att upprätthålla redoxbalansen under anaeroba förhållanden. Det finns till stor del i vattenlevande ryggradslösa djur, särskilt blötdjur, sipunculider och coelenterater, och spelar en roll som är analog med laktatdehydrogenas (finns till stor del i ryggradsdjur). I närvaro av NADH katalyserar OcDH den reduktiva kondensationen av en a-ketosyra med en aminosyra för att bilda N-karboxialkylaminosyror ( opiner ). Syftet med denna reaktion är att återoxidera glykolytiskt bildad NADH till NAD+, fylla på detta viktiga reduktionsmedel som används vid glykolys och möjliggöra fortsatt produktion av ATP i frånvaro av syre.
- L -arginin + pyruvat + NADH + H + D -oktopin + NAD + + H 2 O
Strukturera
OcDH är en monomer med en molekylvikt på 38 kD gjord av två funktionellt distinkta subenheter. Den första, Domain I, består av 199 aminosyror och innehåller en Rossmann-veckning . Domän II består av 204 aminosyror och är kopplad till Rossmann-vecket av Domän I via dess N-terminal.
Mekanism
Isotermisk titreringskalorimetri (ITR), kärnmagnetisk resonans (NMR) kristallografi och klonala studier av OcDH och dess substrat har lett till identifieringen av enzymreaktionsmekanismen. Först binder Rossmann-vecket i Domän I av OcDH NADH. Bindning av NADH till Rossmann-vecket utlöser en liten konformationsförändring som är typisk i bindningen av NADH till de flesta dehydrogenaser, vilket resulterar i en interaktion mellan pyrofosfatdelen av NADH med rest Arg324 på domän II. Denna interaktion med Arg324 genererar och stabiliserar L-argininbindningsstället och utlöser partiell domänförslutning (minskning av avståndet mellan de två domänerna). Bindningen av guanidiniumhuvudgruppen av L-arginin till det aktiva stället för OcDH:NADH-komplexet (beläget mellan domänerna) inducerar en rotationsrörelse av domän II mot domän I (via en helix-kink-helix-struktur i domän II). Denna konformationsförändring bildar pyruvatbindningsstället. Bindning av pyruvat till OcDH:NADH:L-argininkomplexet placerar alfa-ketogruppen av pyruvat i närheten av alfa-aminogruppen av L-arginin. Juxtapositionen av dessa grupper på substraten resulterar i bildningen av en Schiff-bas som därefter reduceras till D-oktopin. Primingen av pyruvatstället för hydridöverföring via en Schiff-bas genom sekventiell bindning av NADH och L-arginin till OcDH förhindrar reduktionen av pyruvat till laktat.
Substratspecificitet
Oktopindehydrogenas har minst två strukturella egenskaper som bidrar till substratspecificitet. Vid bindning till NADH fungerar aminosyrarester som kantar vardera sidan av det aktiva stället inom utrymmet mellan domänerna av OcDH som en "molekylär linjal", vilket fysiskt begränsar storleken på substraten som kan passa in i det aktiva stället. Det finns också en negativt laddad ficka i klyftan mellan de två domänerna som fungerar som en "elektrostatisk sänka" som fångar den positivt laddade sidokedjan av L-arginin.
Evolution
Undersökning av OcDH-reaktionshastigheter från olika organismer i närvaro av olika substrat har visat en trend med ökande specificitet för substrat hos djur med ökande komplexitet. Evolutionär modifiering av substratspecificitet ses mest drastiskt i aminosyrasubstratet. OcDH från vissa havsanemoner har visat sig kunna använda icke-guanidino-aminosyror medan OcDH bildar mer komplexa ryggradslösa djur, som bläckfisken, endast kan använda L-arginin (en guanidino-aminosyra).
