| 6-phosphogluconolactonase | |
|---|---|
| Krystalliseret 6-phosphogluconolactonase monomer fra Trypanosoma brucei , kompleksbundet med 6-phosphogluconsyre [1] . | |
| Identifikatorer | |
| Kode KF | 3.1.1.31 |
| Enzymdatabaser | |
| IntEnz | IntEnz visning |
| BRENDA | BRENDA indgang |
| ExPASy | NiceZyme udsigt |
| MetaCyc | metabolisk vej |
| KEGG | KEGG indgang |
| PRIAM | profil |
| FBF strukturer | RCSB PDB PDBe PDBj PDBsum |
| Søg | |
| PMC | artikler |
| PubMed | artikler |
| NCBI | NCBI proteiner |
| Mediefiler på Wikimedia Commons | |
6-Phosphogluconolactonase (6PGL, PGLS) er et cytosolisk enzym , der findes i alle organismer, der katalyserer hydrolysen af 6-phosphogluconolacton til 6-phosphogluconolsyre i den oxidative fase af pentosephosphatvejen [2] . Den tertiære struktur af 6PGL anvender en α/β-hydrolasefold med rester af aktive steder samlet på α-helix-løkker. Baseret på enzymets krystalstruktur antages det, at mekanismen afhænger af protonoverførsel fra histidinresten i det aktive sted. 6PGL katalyserer selektivt hydrolysen af δ-6-phosphogluconolacton og viser ikke aktivitet mod γ-isomeren [3] .
Det er blevet foreslået, at 6PGL - hydrolyse af 6-phosphogluconolacton til 6-phosphogluconsyre forløber via protonoverførsel til oxygenatomet i O5-ringen [4] på samme måde som xylose-isomerase [5] og ribose-5-phosphatisomerase [6] . Reaktionen initieres af angrebet af en hydroxidion på C5 -esteren . Et tetraedrisk mellemprodukt dannes, og esterbindingsspaltning følger, hjulpet af protonoverførsel fra histidinresten i det aktive sted. Den specifikke rest, der er involveret i protonoverførsel, undgik forskere indtil 2009, da tidligere strukturelle undersøgelser havde påvist to mulige substratkonformationer i det aktive sted, der placerer oxygenet i O5-ringen proksimalt i forhold til en arginin- eller histidinrest. Molekylær dynamikmodellering er blevet brugt til at opdage, at den rest, der overfører protonen, er histidin, og at argininrester kun er involveret i den elektriske stabilisering af den negativt ladede fosfatgruppe [4] . Elektrisk stabilisering af enzym-substratkomplekset sker også mellem carboxylatproduktet og rygradsaminerne i de omgivende glycinrester [4] .
6PGL i Homo sapiens eksisterer som en monomer under cytosoliske fysiologiske forhold og består af 258 aminosyrerester med en total molekylvægt på ~30 kDa [7] . Enzymets tertiære struktur bruger en α/β hydrolasefold med parallelle og antiparallelle β-lag omgivet af otte α-helixer og fem helixer 3 10 . Stabiliteten af proteinets tertiære struktur forbedres af saltbroer mellem asparaginsyre og argininrester , såvel som ved at stable interaktioner af aromatiske sidekæder. 6PGL isoleret fra Trypanosoma brucei har vist sig at binde til Zn +2 -ionen i en ikke-katalytisk rolle, men dette er ikke blevet observeret i andre organismer, herunder Thermotoga maritima og Vibrio cholerae .
6-phosphogluconolactonase katalyserer omdannelsen af 6-phosphogluconolacton til 6-phosphogluconolsyre, begge mellemprodukter i den oxidative fase af pentosephosphatvejen , hvor glucose omdannes til ribulose-5-phosphat . Den oxidative fase af pentosephosphatvejen frigiver CO 2 og resulterer i dannelsen af to ækvivalenter af NADPH fra NADP + . Slutproduktet, ribulose 5-phosphat, behandles yderligere af kroppen under den ikke-oxidative fase af pentosephosphat-vejen for at syntetisere biomolekyler, herunder nukleotider , ATP og coenzym A [3] .
Enzymet, der går forud for 6PGL i pentosephosphatvejen, glucose-6-phosphatdehydrogenase , danner udelukkende δ-isomeren af 6-phosphogluconolacton. Men hvis den akkumuleres, kan denne forbindelse gennemgå en intramolekylær omlejring med isomerisering til en mere stabil y-form, der ikke kan hydrolyseres af 6PGL og ikke kan gå ind i den ikke-oxidative fase af pentosephosphatvejen. På grund af den hurtige hydrolyse af δ-isomeren af 6- phosphogluconolacton forhindrer 6PGL dens akkumulering og den efterfølgende dannelse af γ-isomeren, hvilket fører til et ineffektivt spild af glukoseressourcer, der er tilgængelige for cellen [ 3] . -6-phosphogluconoylering af His-mærkede proteiner udtrykt i E. coli [8] [9] og effektiv hydrolyse af 6-phosphogluconolacton med 6PGL. forhindrer laktonakkumulering og efterfølgende toksiske reaktioner mellem mellemlaktonen og cellen [3] .
Malariaparasitterne Plasmodium berghei og Plasmodium falciparum har vist sig at udtrykke et bifunktionelt enzym, der udviser både glucose-6-phosphat-dehydrogenase- og 6-phosphogluconolactonase-aktivitet, hvilket gør det muligt for dem at katalysere de to første trin af pentose-phosphat-vejen [10] . Dette bifunktionelle enzym er blevet identificeret som et lægemiddelmål for malariaparasitter [11] og screening med høj gennemstrømning af små molekylehæmmere har ført til opdagelsen af nye forbindelser, der potentielt kan oversættes til potente antimalariamidler [12] [13] .