Trypanothione syntas
| Identifierare | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| för trypanothionsyntas | |||||||||
 | |||||||||
| EG nr. | 6.3.1.9 | ||||||||
| CAS-nr. | 130246-69-4 | ||||||||
| 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 trypanotionsyntas ( EC 6.3.1.9 ) ett enzym som katalyserar den kemiska reaktionen
- glutation + glutationylspermidin + ATP N 1 ,N 8 -bis(glutationyl)spermidin + ADP + fosfat
De tre substraten för detta enzym är glutation , glutationylspermidin och ATP , medan dess tre produkter är N1,N8-bis(glutationyl)spermidin, ADP och fosfat .
Denna reaktion är särskilt viktig för protozoer i ordningen kinetoplastida eftersom molekylen av N1,N8-bis(glutationyl)spermidin, även känd som trypanothione , är homolog med funktionen av glutation i de flesta andra prokaryota och eukaryota celler. Detta betyder att det är en nyckelmellanprodukt för att bibehålla tiolredox i cellen och försvara sig mot skadliga oxidativa effekter i sådana protozoer.
Detta enzym tillhör familjen ligaser , särskilt de som bildar kol-kvävebindningar som syra-D-ammoniak (eller amin) ligaser (amidsyntaser). Det systematiska namnet på denna enzymklass är glutationylspermidin:glutationligas (ADP-bildande) .
Strukturera
Det aktiva bifunktionella enzymet av trypanotionsyntas finns som en 74,4 KDa monomer bestående av 652 rester med två katalytiska domäner. Dess C-terminala domän är ett syntetas och har en ATP -familjeveck som vanligtvis finns i kol-kväveligaser. Den N-terminala domänen är ett cystein- , histidinberoende aminohydrolasamidas . Strukturellt binds syntetas- och amidasdomänerna samman av tre rester av Glu-650-Asp-651-Glu-652 genom vätebindning och saltbrygga interaktioner med basiska sidokedjor för att proteinet ska vikas ordentligt. Dessa tre rester blockerar också det katalytiska Cys-59 i amidasdomänen.
Det är för närvarande känt att det aktiva syntetasstället är format i form av en triangulär kavitet som binder de tre substraten så att änden av varje molekyl är inbäddad i en vertex av triangeln. De särskilda resterna av Arg-553 och Arg-613 har visat sig vara nyckeln till syntetisk funktion, men ytterligare forskning om strukturen av trypanothione syntas måste göras för att helt förstå enzymets aktiva platser.
Fungera
Huvudfunktionen hos trypanotionsyntas är att använda den fria energin som genereras från ATP-hydrolys för att konjugera glutation och spermidin för att bilda mellanprodukten av glutationylspermidin och sedan slutprodukten av trypanotion. Det katalyserar också den omvända reaktionen, om än i mycket lägre hastighet. Under betingelser som befanns vara de optimala för både framåt- och bakåtreaktionerna, visade sig trypanotionsyntas från trypanosoma cruzi ha en amidasaktivitet som endast var cirka 1 % av framåtsyntetasaktiviteten. Denna låga aktivitet kan förklaras av blockeringen av den katalytiska Cys i det aktiva amidasstället för att proteinet ska vika sig ordentligt.
I parasitiska kinetoplastider är trypanotionsyntasaktivitet nyckeln till överlevnad. På grund av behovet av trypanotion för att försvara sig mot oxidativ stress och bibehålla tiol- och ribonukleotidmetabolismen. Det observerades att inducerad knockout av trypanotionsyntas genom RNA-interferens orsakade en reducerad tillväxthastighet på dubbelt bland trypanosoma brucei på grund av den omedelbara störningen av flödet genom tiolredox. I andra liknande experiment som observerade celldöd efter att ha slagit ut trypanotionsyntas, visades det att efter två timmars exponering för väteperoxid för att efterlikna oxidantangrepp av fagocyter, hade cellerna som inte innehöll fungerande trypanotionsyntas en mycket högre dödsfrekvens än vildtyp T. brucei.
Mekanism
Den nuvarande mekanismen för syntetasaktivitet är att glutation och Mg 2+ -ATP först binder till enzymet i ett ternärt komplex där glutation aktiveras av ATP och bildar glutationylfosfat. ADP lämnar sedan det aktiva stället och det aktiverade fosfatet fortfarande bundet till enzymet i vad som är ekvivalent med ett substituerat enzym reagerar med glutationylspermidin för att bilda trypanotion.
förordning
Regleringen av trypanothionsyntas tros för närvarande drivas av konformationsförändringar orsakade av allosteriska interaktioner eftersom enzymet måste reglera de relativa nivåerna av spermidin, glutationylspermidin, glutation och trypanothione i cellen. Bevis för denna reglering är att resterna som tillåter syntasdomänen att blockera det aktiva amidasstället är mycket konserverade bland olika arter av kinetoplastider, vilket indikerar att de är nyckeln i enzymets funktion och att bindningen av vissa substrat kan orsaka konformationsförskjutningar som skulle öppna den aktiva amidasplatsen.
Klinisk signifikans
Många sjukdomar som mänsklig afrikansk trypanosomiasis , Naganas sjukdom hos nötkreatur och Chagas sjukdom orsakas av kinetoplastidparasiter. Sådana sjukdomar infekterar uppskattningsvis 15 till 20 miljoner människor per år över hela världen och dödar 100 000 till 150 000 av de infekterade. Nuvarande behandlingar för dessa sjukdomar gjordes i allmänhet för nästan 100 år sedan och på den tiden har många av parasiterna utvecklat resistens, dessutom är många av de ursprungliga behandlingarna mycket giftiga. Att inrikta sig på trypanotionsyntas kan vara ett nytt sätt att förebygga och bota dessa sjukdomar genom att störa parasiternas ämnesomsättning. Forskare tror att den metaboliska vägen för tiol är ett särskilt bra mål för produktion av antiparasitära läkemedel eftersom trypanotionbaserad tiolredox saknas hos människor och man tror att tiolredox är nyckeln i de mekanismer som vissa parasiter har för att få läkemedelsresistens.
