Меню

Главная
Случайная статья
Настройки
Серин-С-пальмитоилтрансфераза
Материал из https://ru.wikipedia.org

Серин-С-пальмитоилтрансфераза, также серин-пальмитоилтрансфераза, 3-оксосфинганин синтаза (англ. serine C-palmitoyltransferase, сокр. SPT) — фермент (КФ 2.3.1.50), из семейства ацилтрансфераз (класс трансферазы), катализирующий реакцию переноса ацильной группы на молекулу субстрата — серина, по уравнению[2][3]:
пальмитоил-CoA + серин CoA-SH + 3-дегидро-D-сфинганин + CO2.


В реакции участвуют два субстрата серин и пальмитоил-CoA, продуктами реакции являются кофермент А, 3-дегидро-D-сфинганин и углекислый газ[4][5]. Реакция является ключевой ступенью в биосинтезе сфингозина, который является предшественником многих сфинголипидов. В качестве кофактора фермент использует пиридоксальфосфат (PLP).

Содержание

Структура

Серин C-пальмитоилтрансфераза является членом семейства AOS (a-оксоаминсинтазы) PLP-зависимых ферментов, которые катализируют конденсацию аминокислот и ацил-CoA-тиоэфирных субстратов[6]. Человеческий фермент представляет собой гетеродимер, состоящий из двух мономерных субъединиц, известных как длинная цепь 1 и 2 (LCB1/2), кодируемых отдельными генами. Активный сайт LCB2 содержит лизин и другие ключевые каталитические аминокислотные остатки, которые отсутствуют в LCB1, и не участвует в катализе, но тем не менее необходимы для синтеза и стабильности фермента[7].

По состоянию на конец 2007 года были изучены две структуры для этого класса ферментов, с кодами доступа PDB 2JG2 и 2JGT[1].

Механизм

PLP (пиридоксаль-5'-фосфат)-зависимая серин-C-пальмитоилтрансфераза выполняет первую ферментативную стадию биосинтеза de novo сфинголипидов. Фермент катализирует кляйзен-подобную конденсацию между L-серином и субстратом ацил-CoA-тиоэфиром (CoASH) (как правило, ацил — C16-пальмитоил) или ацил-ACP (ацил-ацилпереносящий белок) тиоэфирным субстратом с образованием 3-кетодигидросфингозина. Первоначально кофермент PLP связывается с лизином активного сайта посредством основания Шиффа, чтобы образовать голо-форму или внутренний альдимин фермента. Затем аминогруппа L-серина атакует и вытесняет лизин, связанный с PLP, образуя внешнее альдиминовое промежуточное соединение. Затем происходит депротонирование на -С-атоме серина, образуя хиноноидное промежуточное соединение, которое атакует входящий тиоэфирный субстрат. После декарбоксилирования и атаки лизина, продукт реакции 3-кетодигидросфингозин высвобождается и происходит преобразование каталитически активного PLP. Эта реакция конденсации образует сфингоидное основание или основание с длинной цепью, обнаруженное во всех последующих промежуточных сфинголипидах и сложных сфинголипидах в организме[3].

Изоформы

У разных видов существует множество различных изоформ серин-C-пальмитоилтрансферазы. В отличие от эукариот, у которых фермент гетеродимерен и связан с мембраной, бактериальные ферменты являются гомодимерами и цитоплазматическими. Исследования изоформы фермента, обнаруженной в грамотрицательной бактерии S. paucimobilis, были первыми, которые прояснили структуру фермента, показав, что кофактор PLP удерживается на месте несколькими остатками аминокислот активного центра, включая Lys265 и His159[8]. В частности, изоформа S. paucimobilis имеет остаток аргинина в активном центре (Arg378), который играет ключевую роль в стабилизации карбоксильной группы внешнего промежуточного альдимина PLP-L-серина. Подобные остатки аргинина в гомологах ферментов (Arg370, Arg390) играют аналогичную роль[9]. Другие гомологи, такие как Sphingobacterium multivorum, имеют карбоксильную группу, связанную с остатками серина и метионина через молекулы воды вместо аргинина[10]. Обнаружено, что некоторые гомологи ферментов, такие как S. multivorum и B. stolpii, связаны с внутренней клеточной мембраной, напоминая таким образом эукариотические ферменты[11]. Гомолог B. stolpii также обладает субстратным ингибированием пальмитоил-CoA, особенностью, общей для гомологов дрожжей и млекопитающих[12][13][14].

Клиническое значение

HSAN1 (наследственная сенсорная и автономная нейропатия 1-го типа, Hereditary sensory and autonomic neuropathy, type 1) — генетическое заболевание, вызываемое мутациями либо в одном из SPTLC1, либо в SPTLC2, генах, кодирующих две гетеродимерные субъединицы фермента эукариотической серин-C-пальмитоилтрансферазы[15][16][17]. Было показано, что эти мутации изменяют специфичность активного центра, в частности, за счёт усиления способности фермента конденсировать L-аланин с субстратом пальмитоил-CoA[18]. Это согласуется с повышенными уровнями дезоксисфингоидных оснований, образующихся в результате конденсации аланина с пальмитоил-CoA, наблюдаемыми у пациентов с HSAN1[19].

Распространение в живых организмах

Серин-С-пальмитоилтрансфераза экспрессируется у большого числа видов живых организмов — от бактерий до человека. Бактериальный фермент представляет собой водорастворимый гомодимер[2], тогда как у эукариот фермент представляет собой гетеродимер, который прикреплён к эндоплазматическому ретикулуму[3]. Люди и другие млекопитающие экспрессируют три паралогичные субъединицы SPTLC1, SPTLC2 и SPTLC3. Первоначально было предположено, что функциональный фермент человека является гетеродимером между субъединицей SPTLC1 и второй субъединицей, которая является либо SPTLC2, либо SPTLC3[20]. Однако более поздние данные предполагают, что фермент может существовать в виде более крупного комплекса, возможно октамера, включающего все три субъединицы[21].

Примечания
  1. 1 2 Yard B.A., Carter L.G., Johnson K.A., Overton I.M., Dorward M., Liu H., McMahon S.A., Oke M., Puech D., Barton G.J., Naismith J.H., Campopiano D.J. The structure of serine palmitoyltransferase; gateway to sphingolipid biosynthesis (англ.) // Journal of Molecular Biology[англ.] : journal. — 2007. — July (vol. 370, no. 5). — P. 870—886. — doi:10.1016/j.jmb.2007.04.086. — PMID 17559874.
  2. 1 2 Ikushiro H., Hayashi H., Kagamiyama H. Bacterial serine palmitoyltransferase: a water-soluble homodimeric prototype of the eukaryotic enzyme (англ.) // Biochimica et Biophysica Acta[англ.] : journal. — 2003. — April (vol. 1647, no. 1—2). — P. 116—120. — doi:10.1016/S1570-9639(03)00074-8. — PMID 12686119.
  3. 1 2 3 Hanada K. Serine palmitoyltransferase, a key enzyme of sphingolipid metabolism (англ.) // Biochimica et Biophysica Acta[англ.] : journal. — 2003. — June (vol. 1632, no. 1—3). — P. 16—30. — doi:10.1016/S1388-1981(03)00059-3. — PMID 12782147.
  4. Brady R.N., Di Mari S.J., Snell E.E. Biosynthesis of sphingolipid bases. 3. Isolation and characterization of ketonic intermediates in the synthesis of sphingosine and dihydrosphingosine by cell-free extracts of Hansenula ciferri (англ.) // J. Biol. Chem. : journal. — 1969. — January (vol. 244, no. 2). — P. 491—496. — PMID 4388074. Архивировано 28 января 2005 года.
  5. Stoffel W., LeKim D., Sticht G. Biosynthesis of dihydrosphingosine in vitro (англ.) // Hoppe-Seyler's Z. Physiol. Chem.[англ.] : journal. — 1968. — May (vol. 349, no. 5). — P. 664—670. — doi:10.1515/bchm2.1968.349.1.664. — PMID 4386961.
  6. Eliot A.C., Kirsch J.F. Pyridoxal phosphate enzymes: mechanistic, structural, and evolutionary considerations (англ.) // Annual Review of Biochemistry[англ.] : journal. — 2004. — Vol. 73. — P. 383—415. — doi:10.1146/annurev.biochem.73.011303.074021. — PMID 15189147.
  7. Han G., Gable K., Yan L., Natarajan M., Krishnamurthy J., Gupta S.D., Borovitskaya A., Harmon J.M., Dunn T.M. The topology of the Lcb1p subunit of yeast serine palmitoyltransferase (англ.) // The Journal of Biological Chemistry : journal. — 2004. — December (vol. 279, no. 51). — P. 53707—53716. — doi:10.1074/jbc.M410014200. — PMID 15485854.
  8. Shiraiwa Y, Ikushiro H, Hayashi H (Июнь 2009). Multifunctional role of His159in the catalytic reaction of serine palmitoyltransferase. The Journal of Biological Chemistry. 284 (23): 15487–95. doi:10.1074/jbc.M808916200. PMC 2786316. PMID 19346561.
Downgrade Counter