Shikimate dehydrogenas
 | |||||||||
| Shikimate- | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| dehydrogenasidentifierare | |||||||||
| EG nr. | 1.1.1.25 | ||||||||
| CAS-nr. | 9026-87-3 | ||||||||
| 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 | ||||||||
| |||||||||
Inom enzymologi är ett shikimatdehydrogenas ( EC 1.1.1.25 ) ett enzym som katalyserar den kemiska reaktionen
- shikimat + NADP + 3-dehydroshikimat + NADPH + H +
Således är de två substraten för detta enzym shikimat och NADP + , medan dess 3 produkter är 3-dehydroshikimat , NADPH och H + . Detta enzym deltar i biosyntesen av fenylalanin , tyrosin och tryptofan .
Fungera
Shikimatdehydrogenas är ett enzym som katalyserar ett steg i shikimatvägen . Denna väg finns i bakterier, växter, svampar, alger och parasiter och är ansvarig för biosyntesen av aromatiska aminosyror ( fenylalanin , tyrosin och tryptofan ) från metabolismen av kolhydrater. Däremot saknar djur och människor denna väg, varför produkter från denna biosyntetiska väg är essentiella aminosyror som måste erhållas genom ett djurs diet.
Det finns sju enzymer som spelar en roll i denna väg. Shikimatdehydrogenas (även känt som 3-dehydroshikimatdehydrogenas) är det fjärde steget i sjustegsprocessen. Detta steg omvandlar 3-dehydroshikimat till shikimat samt reducerar NADP + till NADPH.
Nomenklatur
Detta enzym tillhör familjen oxidoreduktaser , speciellt de som verkar på givarens CH-OH-grupp med NAD + eller NADP + som acceptor. Det systematiska namnet på denna enzymklass är shikimat:NADP + 3-oxidoreduktas . Andra namn i vanligt bruk inkluderar:
- dehydroshikimic reduktas,
- shikimatoxidoreduktas,
- shikimat:NADP + oxidoreduktas,
- 5-dehydroshikimatreduktas,
- shikimat 5-dehydrogenas,
- 5-dehydroshikimic reduktas,
- DHS reduktas,
- shikimat:NADP + 5-oxidoreduktas, och
- AroE.
Reaktion
Shikimate Dehydrogenase katalyserar den reversibla NADPH-beroende reaktionen mellan 3-dehydroshikimat och shikimat. Enzymet reducerar kol-syredubbelbindningen i en funktionell karbonylgrupp till en hydroxylgrupp (OH), vilket producerar shikimatanjonen . Reaktionen är NADPH-beroende med NADPH som oxideras till NADP + .
Strukturera
N terminaldomän
| Shikimatdehydrogenas, N-terminal domän | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Shikimatdehydrogenas AroE komplexbundet med NADP +
| |||||||||
| identifierare | |||||||||
| Symbol | Shikimate_dh_N | ||||||||
| Pfam | PF08501 | ||||||||
| InterPro | IPR013708 | ||||||||
| SCOP2 | 1vi2 / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
Den Shikimate-dehydrogenassubstratbindande domänen som finns vid N-terminalen binder till substratet 3-dehydroshikimat. Det anses vara den katalytiska domänen. Den har en struktur av sex betasträngar som bildar ett vridet betaark med fyra alfaspiraler.
C-terminaldomän
| Shikimate Dehydrogenas C terminal | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 glutamyl-tRNA reduktas från methanopyrus kandleri
| |||||||||
| Identifierare | |||||||||
| Symbol | Shikimate_DH | ||||||||
| Pfam | PF01488 | ||||||||
| Pfam klan | CL0063 | ||||||||
| InterPro | IPR006151 | ||||||||
| SCOP2 | 1nyt / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
Den C-terminala domänen binder till NADPH. Den har en speciell struktur, en Rossmann-vikning , där sexsträngat tvinnat och parallellt betaark med slingor och alfaspiraler som omger kärnbetaarket.
Strukturen för Shikimate-dehydrogenas kännetecknas av två domäner, två alfa-helixar och två beta-ark med en stor klyfta som separerar monomerens domäner. Enzymet är symmetriskt. Shikimatdehydrogenas har också ett NADPH-bindningsställe som innehåller en Rossmann-veck. Detta bindningsställe innehåller normalt en glycin P-loop. Monomerens domäner visar en hel del flexibilitet, vilket tyder på att enzymet kan öppnas nära för att binda till substratet 3-dehydroshikimat. Hydrofoba interaktioner förekommer mellan domänerna och NADPH-bindningsstället. Denna hydrofoba kärna och dess interaktioner låser enzymets form trots att enzymet är en dynamisk struktur. Det finns också bevis som stöder att enzymets struktur är bevarad, vilket innebär att strukturen tar skarpa svängar för att ta mindre plats.
Paraloger
Escherichia coli ( E. coli ) uttrycker två olika former av shikimatdehydrogenas, AroE och YdiB. Dessa två former är paraloger av varandra. De två formerna av shikimatdehydrogenas har olika primära sekvenser i olika organismer men katalyserar samma reaktioner. Det finns cirka 25 % likhet mellan sekvenserna av AroE och YdiB, men deras två strukturer har liknande strukturer med liknande veck. YdiB kan använda NAD eller NADP som en kofaktor och reagerar även med kininsyra. De har båda hög affinitet för sina ligander, vilket visas av deras liknande enzymvärden (Km ) . Båda formerna av enzymet regleras oberoende av varandra.
Ansökningar
Shikimatvägen är ett mål för herbicider och andra icke-toxiska läkemedel eftersom shikimatvägen inte finns hos människor. Glyfosat , en vanlig herbicid, är en hämmare av 5-enolpyruvylshikimat 3-fosfatsyntas eller EPSP-syntas , ett enzym i shikimatvägen. Problemet är att denna herbicid har använts i cirka 20 år och nu har det nu dykt upp några växter som är glyfosatresistenta. Detta har relevans för forskning om shikimatdehydrogenas eftersom det är viktigt att upprätthålla mångfald i enzymblockeringsprocessen i shikimatvägen och med mer forskning kan shikimatdehydrogenas bli nästa enzym som hämmas i shikimatvägen. För att designa nya inhibitorer har strukturerna för alla enzymer i vägen behövt belysas. Närvaron av två former av enzymet komplicerar utformningen av potentiella läkemedel eftersom den ena skulle kunna kompensera för hämningen av den andra. Även där visar TIGR-databasen att det finns 14 arter av bakterier med de två formerna av shikimatdehydrogenas. Detta är ett problem för läkemedelstillverkare eftersom det finns två enzymer som ett potentiellt läkemedel skulle behöva hämma samtidigt.
Vidare läsning
- Balinsky D, Davies DD (1961). "Aromatisk biosyntes i högre växter. 1. Beredning och egenskaper av dehydroshikimic reduktas" . Biochem. J . 80 (2): 292–6. doi : 10.1042/bj0800292 . PMC 1243996 . PMID 13686342 .
- Mitsuhashi S, Davis BD (1954). "Aromatisk biosyntes. XIII. Omvandling av kinsyra till 5-dehydrokinsyra genom kininsyradehydrogenas". Biochim. Biophys. Acta . 15 (2): 268–80. doi : 10.1016/0006-3002(54)90069-4 . PMID 13208693 .
- Yaniv H, Gilvarg C (1955). "Aromatisk biosyntes. XIV. 5-Dehydroshikimic reductase". J. Biol. Chem . 213 (2): 787–95. PMID 14367339 .
- Chaudhuri S, Coggins JR (1985). "Reningen av shikimatdehydrogenas från Escherichia coli " . Biochem. J . 226 (1): 217–23. doi : 10.1042/bj2260217 . PMC 1144695 . PMID 3883995 .
- Anton IA, Coggins JR (1988). "Sekvensering och överuttryck av Escherichia coli aroE-genen som kodar för shikimatdehydrogenas" . Biochem. J . 249 (2): 319–26. doi : 10.1042/bj2490319 . PMC 1148705 . PMID 3277621 .
