| 6-fosfoglukonolaktonas | |
|---|---|
| Kristalliserad 6-fosfoglukonolaktonasmonomer från Trypanosoma brucei , komplexbunden med 6-fosfoglukonsyra [1] . | |
| Identifierare | |
| Kod KF | 3.1.1.31 |
| Enzymdatabaser | |
| IntEnz | IntEnz-vy |
| BRENDA | BRENDA inträde |
| ExPASy | NiceZyme-vy |
| MetaCyc | Metabolisk väg |
| KEGG | KEGG inträde |
| PRIAM | profil |
| PDB- strukturer | RCSB PDB PDBe PDBj PDBsum |
| Sök | |
| PMC | artiklar |
| PubMed | artiklar |
| NCBI | NCBI-proteiner |
| Mediafiler på Wikimedia Commons | |
6-fosfoglukonolaktonas (6PGL, PGLS) är ett cytosoliskt enzym som finns i alla organismer och som katalyserar hydrolysen av 6-fosfoglukonolakton till 6-fosfoglukonsyra i den oxidativa fasen av pentosfosfatvägen [2] . Den tertiära strukturen av 6PGL använder en α/β-hydrolasveck med rester av aktiva ställen klustrade på α-helix-loopar. Baserat på enzymets kristallstruktur, antas det att mekanismen beror på protonöverföring av histidinresten i det aktiva stället. 6PGL katalyserar selektivt hydrolysen av δ-6-fosfoglukonalakton och visar inte aktivitet mot y-isomeren [3] .
Det har föreslagits att 6PGL- hydrolys av 6-fosfoglukonolakton till 6-fosfoglukonsyra fortsätter via protonöverföring till syreatomen i O5-ringen [4] på samma sätt som xylosisomeras [5] och ribos-5-fosfatisomeras [6] . Reaktionen initieras genom angrepp av en hydroxidjon på C5 -estern . En tetraedrisk mellanprodukt bildas och esterbindningsklyvning följer, med hjälp av protonöverföring från histidinresten i det aktiva stället. Den specifika rest som är involverad i protonöverföring gäckade forskare fram till 2009, eftersom tidigare strukturella studier hade visat två möjliga substratkonformationer i det aktiva stället som positionerar O5-ringens syre proximalt till en arginin- eller histidinrest. Molekylär dynamikmodellering har använts för att upptäcka att resten som överför protonen är histidin, och att argininrester endast är involverade i den elektriska stabiliseringen av den negativt laddade fosfatgruppen [4] . Elektrisk stabilisering av enzym-substratkomplexet sker också mellan karboxylatprodukten och ryggradsaminerna i de omgivande glycinresterna [4] .
6PGL i Homo sapiens existerar som en monomer under cytosoliska fysiologiska förhållanden och består av 258 aminosyrarester med en total molekylvikt på ~30 kDa [7] . Enzymets tertiära struktur använder en α/β-hydrolasveck med parallella och antiparallella β-lager omgivna av åtta α-helixar och fem helixar 3 10 . Stabiliteten hos proteinets tertiära struktur förbättras av saltbryggor mellan asparaginsyra och argininrester , såväl som genom stapling av interaktioner av aromatiska sidokedjor. 6PGL isolerad från Trypanosoma brucei har visat sig binda till Zn +2 -jonen i en icke-katalytisk roll, men detta har inte observerats i andra organismer inklusive Thermotoga maritima och Vibrio cholerae .
6-fosfoglukonolaktonas katalyserar omvandlingen av 6-fosfoglukonolakton till 6-fosfoglukonsyra, båda mellanprodukter i den oxidativa fasen av pentosfosfatvägen , i vilken glukos omvandlas till ribulos-5-fosfat . Den oxidativa fasen av pentosfosfatvägen frisätter CO 2 och resulterar i bildandet av två ekvivalenter NADPH från NADP + . Slutprodukten, ribulos 5-fosfat, bearbetas ytterligare av kroppen under den icke-oxidativa fasen av pentosfosfatvägen för att syntetisera biomolekyler, inklusive nukleotider , ATP och koenzym A [3] .
Enzymet som föregår 6PGL i pentosfosfatvägen, glukos-6-fosfatdehydrogenas , bildar uteslutande δ-isomeren av 6-fosfoglukonalakton. Men om den ackumuleras kan denna förening genomgå en intramolekylär omlagring med isomerisering till en mer stabil y-form som inte kan hydrolyseras av 6PGL och inte kan gå in i den icke-oxidativa fasen av pentosfosfatvägen. På grund av den snabba hydrolysen av δ-isomeren av 6- fosfoglukonolakton förhindrar 6PGL dess ackumulering och den efterföljande bildningen av y-isomeren, vilket leder till ett ineffektivt slöseri med glukosresurser tillgängliga för cellen [ 3] . av His-taggade proteiner uttryckta i E. coli [8] [9] och effektiv hydrolys av 6-fosfoglukonalakton av 6PGL. förhindrar laktonackumulering och efterföljande toxiska reaktioner mellan mellanlaktonet och cellen [3] .
Malariaparasiterna Plasmodium berghei och Plasmodium falciparum har visat sig uttrycka ett bifunktionellt enzym som uppvisar både glukos-6-fosfatdehydrogenas- och 6-fosfoglukonolaktonasaktivitet, vilket gör att de kan katalysera de två första stegen i pentosfosfatvägen [10] . Detta bifunktionella enzym har identifierats som ett läkemedelsmål för malariaparasiter [11] och screening med hög genomströmning av småmolekylära hämmare har lett till upptäckten av nya föreningar som potentiellt skulle kunna översättas till potenta antimalariamedel [12] [13] .