| Fluorináza (adenosylfluorid syntáza) | |
|---|---|
| Identifikátory | |
| Kód KF | 2.5.1.63 |
| 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 |
Fluorináza ( EC 2.5.1.63, adenosyl-fluor-syntetáza) je enzym , který katalyzuje reakci mezi aniontovým fluoridem a S -adenosyl-L-methioninem , což vede k tvorbě L-methioninu a 5'-fluor-5'-deoxyadenosinu. . 5'-Fluor-5'-deoxyadenosin je první organofluorovou sloučeninou a je základem biosyntézy organických sloučenin obsahujících fluor v živých organismech. [1] Fluorináza byla poprvé izolována z půdních bakterií Streptomyces cattleya. Později byly homology tohoto proteinu nalezeny u řady dalších druhů, zejména u Streptomyces sp. MA37, Nocardia brasiliensis a Actinoplanes sp . N902-109. [2] K dnešnímu dni je fluorináza jediným enzymem schopným katalyzovat tvorbu vazeb mezi fluorem a uhlíkem (nejsilnější chemické vazby v organické chemii ). [3]
V roce 2007 byl z aktinomycety Salinospora tropica izolován enzym homologní k fluorináze, chlorináza , který zajišťuje vnášení chloru do organických sloučenin v důsledku tvorby vazby uhlík-chlór. Chlorináza se podílí na biosyntéze salinosporamidu A. [4]
Fluorináza katalyzuje bimolekulární nukleofilní substituční reakci ( SN2 ) v poloze C-5' S-adenosyl-methionin, zatímco L-methionin působí jako neutrální odstupující skupina . [5] [6] Rychlost reakce v přítomnosti fluorinázy vzroste 10 6 −10 15 [7] krát ve srovnání s reakcí probíhající bez katalyzátoru. Fluorináza je však považována za pomalý enzym s číslem obratu ( kcat ) 0,06 min −1 . [8] Velká hodnota kinetické bariéry této reakce se vysvětluje silnou hydratací fluoridových aniontů , v souvislosti s tím má vznik vazby uhlík-fluor vysoké hodnoty aktivační energie . Současně je zapotřebí značný podíl energie k „vyčištění“ fluoridových aniontů od molekul vody s nimi spojených; následkem toho vzniká z fluoridu v aktivním centru enzymu silný nukleofil, který napadá substrát.
Reakce katalyzovaná fluorinázou je reverzibilní a po inkubaci 5'-fluor-5'-deoxyadenosinu a L-methioninu s fluorinázou se tvoří S-adenosyl-L-methionin a fluoridový anion. [9] Substituce L-methioninu za L-selenomethionin vede k 6násobnému zvýšení rychlosti reverzní reakce, což je způsobeno zvýšením nukleofility v důsledku nahrazení síry selenem.
Fluorináza má relativně nízkou selektivitu pro halogenidové anionty, protože enzym je schopen katalyzovat přidání chloridových aniontů. I když je rovnováha reakce mezi S-adenosyl-L-methioninem a fluoridovým aniontem posunuta směrem k produktům, při podobné reakci s chloridovým aniontem je rovnováha posunuta směrem k výchozím materiálům. Inkubace S-adenosyl-L-methioninu a chloridových aniontů v médiu obsahujícím fluorinázu nevede k tvorbě 5'-chlor-5'-deoxyadenosinu, dokud není přidána oxidáza L-aminokyseliny. Význam oxidázy L-aminokyseliny je oxidace L-methioninu na odpovídající oxokyselinu. Pokles koncentrace produktu první reakce (L-methionin) vede k posunu rovnováhy podle Le Chatelierova principu a vzniku 5'-chlor-5'-deoxyadenosinu.
Nízká specificita vůči halogenidovým aniontům a rozdílná poloha rovnováhy v reakcích zavádění fluoru a chloru poskytuje možnost transhalogenační reakce (náhrada chloru fluorem). Inkubace 5'-chloronukleosidů s enzymem a katalytickým množstvím L-selenomethioninu nebo L-methioninu vede k tvorbě 5'-fluornukleosidů. Zavedením izotopových aniontů 18 F do reakčního média lze transhalogenační reakci využít k získání radiofarmak , která se aktivně používají v pozitronové emisní tomografii . [10] [11]
Od roku 2007 bylo pro tuto třídu enzymů identifikováno 9 struktur. V databázi Protein Structure Database (PDB) tyto proteiny odpovídají následujícím kódům: PDB 1RQP , PDB 1RQR , PDB 2C2W , PDB 2C4T , PDB 2C4U , PDB 2C5B , PDB 2C5H , PDB 2CC2CB , PDB , PDB .
Název enzymu je dán funkcí. Strukturně je fluorináza homologní s typem enzymu duf-62 . Enzym je dimer trimerů (2 molekuly každá ze tří podjednotek). Aktivní místa jsou umístěna mezi těmito podjednotkami (rozhraní podjednotek); na každé místo se může vázat jedna molekula. [12]