Lysinkarboxipeptidas

Lysinkarboxipeptidasidentifierare
_
EG nr.	3.4.17.3
CAS-nr.	9013-89-2
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
Sök PMC artiklar PubMed artiklar NCBI proteiner

Lysinkarboxipeptidas ( EC 3.4.17.3) är ett enzym . Detta enzym katalyserar följande kemiska reaktion:

Frisättning av en C-terminal basisk aminosyra ( lysin eller arginin ), företrädesvis lysin.

Detta är ett zinkaktiverat enzym som finns i plasma. Det inaktiverar proteiner som bradykinin och anafylatoxiner i blodet för att förhindra toxisk uppbyggnad.

Nomenklatur

Lysinkarboxipeptidas är också känt som:

• karboxipeptidas N
• argininkarboxipeptidas
• kininas I
• anafylatoxin-inaktiverare
• plasmakarboxipeptidas B
• kreatinkinasomvandlingsfaktor
• bradykinas
• kininas Ia
• hippuryllysinhydrolas
• bradykinin-nedbrytande enzym
• protaminas
• CPas N
• kreatininkinaskonvertas
• peptidyl-L-lysin(-L-arginin)hydrolas
• CPN

Klassificering

Alla enzymer tilldelas ett Enzyme Commission-nummer baserat på den kemiska reaktion de katalyserar. Ett EC-nummer fungerar för att reda ut eventuell förvirring som uppstår på grund av att många enzymer har flera olika namn som kan referera till dem. Lysinkarboxipeptidas EC-nummer är 3.4.17.3.

Den första siffran i ett EG-nummer indikerar huvudklassen som enzymet tillhör (alternativen är oxidoreduktaser, transferaser, hydrolaser, lyaser, isomeraser och ligaser). Lysinkarboxipeptidas tillhör klass 3 vilket indikerar att det är ett hydrolas . Hydrolaser använder vatten för att bryta isär kemiska bindningar inklusive, men inte begränsat till, kol-syre, kol-kväve och kol-kolbindningar.

Den andra siffran beskriver typen av bindning som bryts isär i den specifika enzymkatalyserade reaktionen. "4" placerar lysinkarboxipeptidas i underklassen " peptidas ". Detta betyder att detta enzym verkar på peptidbindningar .

Den tredje siffran (underklassen) ger mer information om reaktionens katalytiska mekanism. Lysinkarboxipeptidas är i underunderklass 17: metallokarboxipeptidaser . Denna underklass definierar först lysinkarboxipeptidas som ett exopeptidas (underunderklasserna 11 och 13-19) vilket betyder att det endast verkar på terminala bindningar i en polypeptidkedja. Det är mer specifikt ett karboxipeptidas (underunderklasserna 16-18) som verkar på en C-terminal för att bryta av en aminosyra. Den övergripande kategorin av metallokarboxipeptidaser indikerar att den fungerar genom att använda metalljonkatalys .

Den sista siffran i EG-numret är helt enkelt för att skilja varje metallokarboxipeptidas från varandra.

Artfördelning

Lysinkarboxipeptidas kan hittas i nästan 400 olika arter, alla är käkade ryggradsdjur. Dessa arter inkluderar fåglar, reptiler, däggdjur, amfibier och fiskar. För enkelhetens skull och på grund av brist på forskning om detta enzym i andra organismer, kommer informationen som diskuteras i denna artikel att vara centrerad kring humant lysinkarboxipeptidas, specifikt.

Strukturera

Lysinkarboxipeptidas har en molekylvikt på mellan 270 och 330 kDa ( kilodalton) . Det är ett tetrameriskt glykoprotein . Den är sammansatt av två 83 kDa subenheter och två aktiva subenheter mellan 55 kDa och 48 kDa och dessa hålls samman av icke-kovalenta interaktioner.

Subenheterna på 83 kDa är regulatoriska och bidrar inte direkt till katalytisk aktivitet; de är också kraftigt glykosylerade. Dessa fungerar för att stabilisera de aktiva subenheterna och hålla dem i cirkulation. Katalytisk funktion bibehålls när subenheterna på 83 kDa elimineras från de aktiva subenheterna, men de är fortfarande nödvändiga för deras stödroller. De aktiva subenheterna är små och relativt instabila vid kroppstemperatur och blod-pH, så de skulle inte hålla länge i plasman utan de regulatoriska underenheterna bifogade. Delarna på 55 kDa-48 kDa är båda katalytiskt aktiva.

Den primära strukturen för 83 kDa-subenheten kan delas upp i tre huvuddomäner. Den första domänen är belägen vid N-terminalen och består av 52 aminosyror där de första 27 är cysteinrika . Den andra domänen hänvisar till de nästa 312 aminosyrorna och den består av 13 leucinrika repeterande (LRR) sektioner, var och en uppbyggd av 24 rester. Den slutliga C-terminala domänen hänvisar till de sista 145 resterna där aminosyrorna 400-425 har en cysteinrik sektion. Den sekundära/tertiära strukturen för subenheten har ännu inte bestämts experimentellt, men den har antagits baserat på hur andra LRR-proteiner viker sig. Arbetsmodellen, som skapades med hjälp av ESyPred3D -datorprogrammering, är en hästskoform med ett β-ark som fodrar insidan och en α-helix eller β-sväng som fodrar utsidan. Modellen visar också en Ig-liknande domän. I andra proteiner har förbindelsen mellan denna och C-terminalen av LRR-domänen visat sig vara ett bindningsställe för tetramerbildning. Därför kan detta vara bindningsstället för den andra 83 kDa subenheten av enzymet, medan den aktiva subenheten tros interagera på insidan av hästskoformen.

Den katalytiska underenheten är formad som ett päron. Dess första domän vid N-terminalen är sfärisk och består av 319 aminosyror. Den innehåller också de katalytiska och substratbindande områdena och kallas därför för karboxipeptidasdomänen. Denna domän består av två disulfidbryggor , som lämnar en oparad cystein som sträcker sig in i den inre delen av molekylen. Den har ett centralt 8-strängat β-ark som är omgivet av 9 α-helixar som i allmänhet löper antiparallellt med arken. Domänen har en huvudsakligen hydrofob kärna. Den andra C-terminaldomänen är cylinderformad och består av 79 rester. Det är en β-sandwich transthyretin (TT) domän med en hydrofob kärna. Man trodde tidigare att den aktiva enheten inte var glykosylerad; strukturen visar emellertid tre rester O-kopplade till N-acetyl-glukosaminer . Området som binder till den regulatoriska subenheten bestämdes vara gränssnittet mellan dessa två domäner. Det finns en hydrofob lapp på detta område som tros interagera med det inre av hästskoformen på 83 kDa-subenheten för att bilda heterodimeren .

Aktiv sida

Den sfäriska karboxipeptidasdomänen i den katalytiska subenheten har en cirkulär fördjupning i ytan som är platsen för det aktiva ställets spår. Spårets bas är bildad av 3 β-skivor medan spårets väggar är fodrade med α-helixar. Elektrondensiteten i mitten av spåret tillåter ett utrymme för zinkjonkofaktorn att binda . Pl'-resten av substratet placeras i en specifik hålighet (S1') i spåret på det aktiva stället medan Pl-resterna och vidare sträcker sig in i ett huvudsakligen hydrofobt område av spåret (i fickorna S1, S2, etc.). Den sprickbara peptidbindningen hålls på plats med flera polära interaktioner mellan proteinsidogrupper. Kväveatomen på den C-terminala sidan är förankrad till de närliggande guanidingrupperna av argininmolekyler. På den N-terminala sidan hålls kväveatomen av vätebindningar med tyrosin medan karbonylgruppen hålls av vätebindningar med lysin. Dessa interaktioner sträcker ut peptidbindningen och ställer in den så att vattenmolekylen bryter isär den. Även om det tekniskt sett finns två aktiva ställen på tetrameren, en på varje aktiv subenhet, kan endast en aktiv plats användas åt gången.

Struktur-funktion relation

Strukturen av lysinkarboxipeptidas kan förklara dess preferenser för Pl'- och Pl-resterna. Asparaginsyran (dess orientering bestäms av cis-peptidbindningen mellan den intilliggande prolinen och tyrosin) som är belägen nära S1'-fickan på det aktiva stället är ansvarig för preferensen av lysin framför arginin som P1'-resten . Till skillnad från arginin kan lysin närma sig detta område frontalt vilket sätter upp peptidbindningen för ett lättare avbrott. Samtidigt orsakar de fenoliska sidokedjorna nära fickan S1 att enzymet föredrar fler medelstora P1-rester framför större; detta minskar mängden växling som måste ske. Detta förklarar enzymets preferens av alanin och metionin framför glycin .

Katalytisk mekanism

Lysinkarboxipeptidas produceras uteslutande i levern och utsöndras sedan i blodet kort därefter. Den fungerar bäst i en miljö med neutralt pH .

Enzymet fungerar för att bryta av arginin eller lysin från C-terminalen av en polypeptidkedja . Lysin hydrolyseras lättare eftersom det har en snabbare omsättningshastighet än arginin. Den näst sista aminosyran bidrar också till hur lätt reaktionen fortskrider. Alanin och metionin ger de mest effektiva reaktionerna medan glycin avsevärt minskar reaktionshastigheten.

Lysinkarboxipeptidas använder metalljonkatalys för att fullborda sin reaktion och har zink (eller annan tvåvärd katjon som kobolt) som en nödvändig kofaktor. På grund av detta kan dess verkan hämmas av kelatbildande faktorer som skulle avlägsna zinken från enzymkomplexet.

Zink är bundet till enzymets aktiva plats och fungerar som en stabilisator. Den positiva laddningen av zinken gör att den kan interagera med den partiella negativa laddningen av syret i en vattenmolekyl och bilda en bindning. En närliggande bas kommer att ta bort en av väteämnena från syremolekylen för att stabilisera den. Nu kan den effektivt fungera som en nukleofil ; det kommer att attackera proteinets karbonylgrupp för att bilda en tillfällig tetraedrisk. Efter att en viss energimässigt gynnsam elektronomkonfiguration inträffat kommer resultatet att bli att den terminala aminosyran klyvs bort från resten av polypeptidkedjan.

Ansökningar

Lysinkarboxipeptidas finns i plasman och används för att inaktivera vissa proteiner; detta fungerar för att skydda kroppen från potenta molekyler som kan fly från vävnader. Det mest väl studerade proteinet som inaktiveras av detta enzym är bradykinin (tillsammans med andra kininer som kallidin ) som bidrar till inflammation och blodtrycksreglering. Det primära sättet att bradykinin bryts ned är dock av angiotensin I-omvandlande enzym ( ACE). Lysinkarboxipeptidas är fortfarande viktigt, särskilt om en patient får ACE-hämmare för att behandla ett tillstånd. Kininer är oftast autokrina eller parakrina hormoner och är därför ofta begränsade i sin plats. Om för mycket av hormonet kommer ut i blodet och nivåerna stiger för högt kan detta få skadliga effekter på kroppen. Lysinkarboxipeptidas förhindrar att detta händer.

Detta enzym har också visat sig vara viktigt för att inaktivera anafylatoxiner som är inflammationsinducerande proteiner som används i immunsvar. I likhet med kininer kan skadliga effekter uppstå om för mycket av dessa proteiner ackumuleras i blodet. Andra molekyler som detta enzym är involverat i att modifiera, och följaktligen reglerar, inkluderar kreatinkinas , hemoglobin , stromalcellshärledd faktor-1α (SDF-1α), plasminogenreceptorer och enkefaliner . Den enzymatiska interaktionen med kreatinkinas frisätter ett lysin från var och en av två subenheter och modifierar dess funktion. Med hemoglobin påskyndar det dissociationen av tetrameren till dimerer och ökar dess syreaffinitet. När det gäller SDF-1α, minskar frisättningen av lysin dess förmåga att fungera, så detta enzym fungerar som en regulator av aktivitet; SDF-1α är normalt viktigt vid hematopoetiska stamceller. För plasminogenreceptorer förhindrar klyvning av lysin plasminogens aktivering till plasmin . Lysinkarboxipeptidas reglerar enkefalin genom att minska dess affinitet för kappa-opioidreceptorer och följaktligen göra det delta- receptorspecifikt. Det är också misstänkt att epidermal tillväxtfaktor (och möjligen andra tillväxtfaktorer) fungerar som ett substrat eftersom den metaboliseras genom klyvning av C-terminalt arginin. Andra mindre studerade substrat inkluderar fibrinopeptider som är involverade i blodkoagulering.

Detta enzym är extremt viktigt för att kroppen ska fungera korrekt. Det finns inga uppgifter om en person som helt saknar lysinkarboxipeptidas och lägre än normala nivåer av enzymet har kopplats till sjukdomar som angioneurotiskt ödem .

externa länkar

• Lysin+karboxipeptidas vid US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)