N-sulfoglukosaminsulfohydrolas

N-sulfoglukosaminsulfohydrolas
Tecknad skildring av N-sulfoglukosaminsulfohydrolas.
Identifierare
EG nr.	3.10.1.1
CAS-nr.	37289-41-1
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

Inom enzymologi är ett N-sulfoglukosaminsulfohydrolas ( EC 3.10.1.1 ), även känt som SGSH, ett enzym som katalyserar den kemiska reaktionen

N-sulfo-D-glukosamin + H ₂ O $\rightleftharpoons$ D-glukosamin + sulfat

H2O _. de två substraten för detta enzym N-sulfo-D-glukosamin och , medan dess två produkter är D- glukosamin och sulfat

Detta enzym tillhör familjen hydrolaser , speciellt de som verkar på svavel-kvävebindningar. Det systematiska namnet på denna enzymklass är N-sulfo-D-glukosaminsulfohydrolas . Andra namn i vanlig användning inkluderar sulfoglukosaminsulfamidas , heparinsulfamidas , 2-desoxi-D-glukosid-2-sulfamatsulfohydrolas (sulfamat och sulfohydrolas) . Detta enzym deltar i glykosaminoglykannedbrytning och glykanstrukturer - nedbrytning.

Strukturera

N-glusoaminsulfohydrolas är en homodimer av två identiska monomera subenheter som associerar icke-kovalent . Kristallstrukturen, löst med molekylär ersättning , består av två domäner: en stor N-terminal domän (domän 1) och en mindre C-terminal domän (domän 2) som båda är centrerade kring ett β-ark. Kärnan i domän 1 är bildad av åtta β-strängar omgivna av nio ⍺-helixar medan kärnan i domän 2 bildas av ett fyrsträngat antiparallellt β-ark omgivet av 4 ⍺-helixar, åtföljd av en C-terminal förlängning av ett litet tvåsträngat β-ark. Det finns två disulfidbindningar som tjänar till att stabilisera ett stort slingsegment i domän 1 och ansluta den C-terminala förlängningen till en närliggande slinga i domän 2.

Det aktiva stället är lokaliserat genom en kort tunnel längst ner på enzymets ytklyfta nära änden av den första β-strängen i domän 1 av dimersubenheterna. En kalciumjon , Ca ²⁺ , koordineras i ett oktaedriskt arrangemang av syreatomer av närliggande sidokedjor av resterna Asp31, Asp32, Asp273, Asn274 och fosforylerad formylglycin, PFGly70. PFGly70, som posttranslationellt omvandlas från ett cystein och är nyckeln i enzymets katalytiska aktivitet, stabiliseras av sidokedjorna av resterna Arg74, Lys123, His125, His181, Asp273 och Arg282 och koordinatkalciumjonen.

Aktivt ställe för N-sulfoglukosaminsulfohydrolasenzym. Genereras från 4MHX.

Mekanism

N-sulfoglukosaminsulfohydrolasmekanism för avlägsnande av sulfat från heparin eller heparansulfatsubstrat.

En av de föreslagna mekanismerna för N-sulfoglukosaminsulfohydrolaset, avbildad i figuren ovan, inspirerades av en mekanism som bestämdes för sulfatasenzymer, som på liknande sätt klyver sulfatestergrupper från deras substrat. N-sulfoglukosaminsulfohydrolasmekanismen involverar fyra nyckelrester som finns på enzymets aktiva plats: formylglycin (FGly70), två histidiner (His125 och His181) och asparaginsyra (Asp273). Formylglycinresten (FGly70) hydratiseras först för att bilda en geminal diol vars hydroxylgrupp därefter koordinerar med en kalcium(II)jon i det aktiva stället. En närliggande asparaginsyrarest (Asp273) fungerar sedan som en bas för att deprotonera den koordinerade hydroxylgruppen i den geminala diolen, som fungerar som en nukleofil till sulfatgruppen på substratet och leder till klyvning av substratets kväve-svavelbindning. En proximal histidinrest (His181) föreslås donera en proton som ersättning för sulfatgruppen som var involverad i kväve-svavelbindningen. Vid denna tidpunkt har formylglycinet (FGly70) sulfatgruppen fäst intill en hydroxylgrupp, som tros vara deprotonerad av en andra histidingrupp (His125) så att den negativt laddade syreatomen kan delta i avlägsnandet av sulfatet grupp från återstoden. Detta sista steg frigör enzymet från sulfatgruppen.

Denna mekanism studeras dock fortfarande för N-sulfoglukosaminsulfohydrolas, vilket betyder att andra mekanismer fortfarande är rimliga för reaktionen. Till exempel involverar ett andra mekanismförslag att aldehydformen av formylglycinresten (FGly70) fungerar som en elektrofil då den angrips av en av syreatomerna på sulfatgruppen för att överföra sulfatet från substratet till enzymet. Angreppsordningen för sulfatöverföringssteget i denna föreslagna mekanism är därför inverterad till den för den föreslagna mekanismen ovan.

Sammantaget involverar de föreslagna N-sulfoglukosaminsulfohydrolasmekanismerna klyvning av substratet kväve-svavelbindning - överföring av sulfatgruppen från substratet till enzymet - och frigörande av enzymet från dess bindning till den överförda sulfatgruppen.

Fungera

Som tidigare noterats spelar N-sulfoglukosaminsulfohydrolas en avgörande roll i nedbrytningen av glykosaminoglykaner (GAG) , inklusive heparin och heparansulfat . Eftersom dessa GAG, särskilt haparansulfater, är integrerade i flera biokemiska processer, såsom signalvägar , kan varje störning i N-sulfoglukosaminsulfohydrolasaktivitet leda till allvarliga sjukdomar som anges nedan.

Sjukdomsrelevans

Sanfillipo Syndrome eller Mucopolysaccharidosis III , MPS III, är en lysosomal lagringssjukdom som orsakas av brist på ett av fem lysosomala enzymer: N-glusoaminsulfohydrolas (Typ A), aN-acetylglukoaminidas (Typ B), acetyl CoA a-glusoaminid (T acetyltransetyltransfer). C), aN-acetylglusoamin 6-sulfatas (typ D) och N-glusoamin 3-O-sulfatas (typ E) orsakade av en dysfunktion av en av generna som kodar för enzymet. Dessa enzymer är ansvariga för nedbrytningen av heparinsulfat som, i MPS III, ackumuleras i lysosomerna och utanför cellen, som det primära lagringsmaterialet. Vid mukopolysackaridos typ IIIA , där det finns genetiska förändringar i SGSH -genen, finns initiala tecken på neurodegeneration, utvecklingsförseningar och beteendeproblem med en stor fenotypisk variation. Detta är den vanligaste formen av mukopolysackaridos III med en prevalens på 1 av 100 000 individer.

Vidare läsning

•    Dietrich CP (januari 1969). "Enzymisk nedbrytning av heparin. Ett sulfamidas och ett sulfoesteras från Flavobacterium heparinum" . The Biochemical Journal . 111 (1): 91–95. doi : 10.1042/bj1110091 . PMC 1187498 . PMID 5775690 .
•   Mahuran D, Clements P, Hopwood J (juni 1983). "En snabb rening med fyra kolumner av 2-deoxi-D-glukosid-2-sulfamatsulfohydrolas från mänsklig lever". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Allmänna ämnen . 757 (3): 359–365. doi : 10.1016/0304-4165(83)90062-4 . PMID 6849981 .