| 6-fosfoglukonolaktonáza | |
|---|---|
| Krystalizovaný monomer 6-fosfoglukonolaktonázy z Trypanosoma brucei v komplexu s kyselinou 6-fosfoglukonovou [1] . | |
| Identifikátory | |
| Kód KF | 3.1.1.31 |
| Enzymové databáze | |
| IntEnz | pohled IntEnz |
| BRENDA | Vstup BRENDA |
| ExPASy | NiceZyme pohled |
| MetaCyc | metabolická dráha |
| KEGG | Vstup do KEGG |
| PRIAM | profil |
| Struktury PNR | RCSB PDB PDBe PDBj PDBsoučet |
| Vyhledávání | |
| PMC | články |
| PubMed | články |
| NCBI | NCBI proteiny |
| Mediální soubory na Wikimedia Commons | |
6-Fosfoglukonolaktonáza (6PGL, PGLS) je cytosolový enzym nacházející se ve všech organismech, který katalyzuje hydrolýzu 6-fosfoglukonolaktonu na 6-fosfoglukonovou kyselinu v oxidační fázi pentózofosfátové dráhy [2] . Terciární struktura 6PGL využívá α/β hydrolázový záhyb se zbytky aktivního místa seskupenými na α-helixových smyčkách. Na základě krystalové struktury enzymu se předpokládá, že mechanismus závisí na přenosu protonu histidinovým zbytkem v aktivním místě. 6PGL selektivně katalyzuje hydrolýzu δ-6-fosfoglukonolaktonu a nevykazuje aktivitu proti γ-izomeru [3] .
Bylo navrženo, že 6PGL hydrolýza 6-fosfoglukonolaktonu na kyselinu 6-fosfoglukonovou probíhá přenosem protonů na atom kyslíku kruhu O5 [4] podobně jako u xylózaizomerázy [5] a ribóza-5-fosfátizomerázy [6] . Reakce je zahájena útokem hydroxidového iontu na C5 ester . Vznikne tetraedrický meziprodukt a následuje štěpení esterové vazby, za pomoci přenosu protonu z histidinového zbytku v aktivním místě. Specifický zbytek, který se podílí na přenosu protonů, unikal výzkumníkům až do roku 2009, protože předchozí strukturální studie prokázaly dvě možné konformace substrátu v aktivním místě, které umisťují kyslík z kruhu O5 proximálně k argininovému nebo histidinovému zbytku. Modelování molekulární dynamiky bylo použito k objevu, že zbytek, který přenáší proton, je histidin a že zbytky argininu se podílejí pouze na elektrické stabilizaci záporně nabité fosfátové skupiny [4] . K elektrické stabilizaci komplexu enzym-substrát dochází také mezi karboxylátovým produktem a aminy hlavního řetězce okolních glycinových zbytků [4] .
6PGL v Homo sapiens existuje jako monomer za cytosolových fyziologických podmínek a skládá se z 258 aminokyselinových zbytků s celkovou molekulovou hmotností ~30 kDa [7] . Terciární struktura enzymu využívá α/β hydrolázu s paralelními a antiparalelními β-vrstvami obklopenými osmi α-helixy a pěti helixy 3 10 . Stabilita terciární struktury proteinu je posílena solnými můstky mezi zbytky kyseliny asparagové a argininem , jakož i vrstvenými interakcemi aromatických postranních řetězců. Bylo zjištěno, že 6PGL izolovaný z Trypanosoma brucei se váže na iont Zn + 2 v nekatalytické roli, ale to nebylo pozorováno u jiných organismů včetně Thermotoga maritima a Vibrio cholerae .
6-fosfoglukonolaktonáza katalyzuje přeměnu 6-fosfoglukonolaktonu na kyselinu 6-fosfoglukonovou, oba meziprodukty v oxidační fázi pentózofosfátové dráhy , ve které se glukóza přeměňuje na ribulóza-5-fosfát . Oxidační fáze pentózofosfátové dráhy uvolňuje CO 2 a vede ke vzniku dvou ekvivalentů NADPH z NADP + . Konečný produkt, ribulóza 5-fosfát, je dále v těle zpracováván během neoxidační fáze pentózofosfátové dráhy za účelem syntézy biomolekul, včetně nukleotidů , ATP a koenzymu A [3] .
Enzym, který předchází 6PGL v pentózofosfátové dráze, glukóza-6-fosfátdehydrogenáza , tvoří výhradně 5-izomer 6-fosfoglukonolaktonu. Pokud se však akumuluje, může tato sloučenina podléhat intramolekulárnímu přeskupení s izomerizací na stabilnější y-formu, která nemůže být hydrolyzována 6PGL a nemůže vstoupit do neoxidační fáze pentózofosfátové dráhy. Díky rychlé hydrolýze δ-izomeru 6- fosfoglukonolaktonu zabraňuje 6PGL jeho akumulaci a následné tvorbě γ-izomeru, což vede k neefektivnímu plýtvání zdroji glukózy dostupnými buňce [ 3] . His-značených proteinů exprimovaných v E. coli [8] [9] a účinná hydrolýza 6-fosfoglukonolaktonu pomocí 6PGL. zabraňuje akumulaci laktonu a následným toxickým reakcím mezi intermediárním laktonem a buňkou [3] .
U parazitů malárie Plasmodium berghei a Plasmodium falciparum bylo prokázáno, že exprimují bifunkční enzym, který vykazuje jak aktivitu glukózo-6-fosfátdehydrogenázy , tak 6-fosfoglukonolaktonázy, což jim umožňuje katalyzovat první dva kroky pentózofosfátové dráhy [10] . Tento bifunkční enzym byl identifikován jako lékový cíl pro parazity malárie [11] a vysoce výkonný screening malomolekulárních inhibitorů vedl k objevu nových sloučenin, které by mohly být potenciálně převedeny na účinná antimalarika [12] [13] .