UDP-글루코스 4-페미메라제

UDP-glucose 4-epimerase
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UDP-글루코스 4-페미메라제
식별자
별칭UDP갈락토스 4-epimerase4-epimeraseuridine diphosphate 포도당 4-epimeraseUDPG-4-epimeraseUDP-갈락토스 4-epmeraseuridine diphosphoglucose epimeraseuridine diphospho-galactose-4-epimeraseUDP-D-갈락토스 4-에피메라아제UDP-glucose epimeraseuridine diphosphoglucose 4-epmeraseuridose 4-epmeraseine diphosphate galactose 4-epimerase
외부 ID진카드: [1]
직교체
종인간마우스
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유니프로트

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위치(UCSC)n/an/a
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위키다타
인간 보기/편집
UDP-글루코스 4-페미메라제
Human GALE bound to NADH and UDP-glucose.png
NADH 및 UDP-글루코스에 바인딩된 H. 사피엔스 UDP-글루코스 4-에피메라제 호모디머.도메인: N-단자 및 C-단자.
식별자
EC 번호5.1.3.2
CAS 번호.9032-89-7
데이터베이스
인텐츠IntEnz 뷰
브렌다브렌다 입력
엑스퍼시나이스자이메 뷰
케그KEG 입력
메타사이크대사통로
프리암프로필
PDB 구조RCSB PDB PDBe PDBsum
진 온톨로지아미고 / 퀵고
UDP-갈락토스-4-에피메라아제
Human GALE bound to NAD+ and UDP-GlcNAc.png
N- 및 C-단자 도메인이 강조 표시된 NAD+ 및 UDP-GlcNAc에 바인딩된 휴먼 GAL.Asn 207은 활성 사이트 내에서 UDP-GlcNAc를 수용하기 위해 경쟁한다.
식별자
기호게일
엔씨비유전자2582
HGNC4116
오밈606953
RefSeqNM_000403
유니프로트Q14376
기타자료
EC 번호5.1.3.2
로커스1번 씨 p36-p35
NAD 의존성 에피메라제/탈수효소
식별자
기호?
PfamPF01370
인터프로IPR001509
멤브라노메330

UDP-glucose 4-epimerase (EC 5.1.3.2) 효소는 UDP-갈락토오스 4-epimerase 또는 GAL이라고도 하며 박테리아, 곰팡이, 식물, 포유류 세포에서 발견되는 동음이의어 에피메라아제다.이 효소는 갈락토오스 신진대사의 Leloir 경로에서 마지막 단계를 수행하여 UDP-갈락토오스가 UDP-글루코오스로의 가역적 변환을 촉진한다.[1]GAL은 촉매 활성에 필요한 공동 인자인 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드(NAD+)를 단단하게 결합한다.[2]null

또한 인간과 일부 박테리아 GAL 이소폼은 글리코프로틴 또는 글리콜리피드 합성의 초기 단계인 NAD+가 있는 UDP-N-아세틸글루코사민(UDP-GlcNAc)에서 UDP-N-아세틸갈락토사민(UDP-GalNAc)의 형성을 역촉매한다.[3]null

역사적 의의

루이스 르루아르 박사는 처음에 월데나아제 효소로 불리는 바이오퀴미카스 델 포와디온 캄포마르 연구소에서 재직하는 동안 갈락토스 대사에서 GAL의 역할을 추론했다.[4]르루아르 박사는 설탕 뉴클레오티드를 발견하고 탄수화물의 생합성 과정에서 그들의 역할을 인정받아 1970년 노벨 화학상을 받았다.[5]null

구조

GALE는 단백질의 단사슬 탈수소효소/감소효소(SDR) 슈퍼패밀리에 속한다.[6]이 패밀리는 효소 활동에 필요한 보존된 Tyr-X-X-X-Lys 모티브, 하나 이상의 Rosmann 접이식 비계돌기, NAD를+ 바인딩할 수 있는 능력이 특징이다.[6]null

3차 구조

GAL 구조는 대장균과[7] 인간을 포함한 다수의 종에 대해 해결되었다.[8]GALE는 다양한 종에서 호모디머로 존재한다.[8]null

아미노산(Enterococcus faecalis) 68개에서 아미노산(Rhodococcus jostii) 564개(Rhodococcus jostii)까지 소단위 크기가 다양하지만, GAL의 대다수는 330개 아미노산 근처에 군집한다.[6]각 하위 유닛은 두 개의 구별되는 도메인을 포함한다.N-단자 영역에는 α-헬리스크 옆면에 7 가닥 평행 β-완성 시트가 있다.[1]이 영역 내에서 쌍으로 이루어진 로스만 접힘은 GAL이 서브 유닛당 하나의 NAD+ 공동 인자(Co factor)를 단단히 결합할 수 있도록 한다.[2]6줄의 β-시트 및 5α-헬리크는 GAL의 C-단자 도메인으로 구성된다.[1]C-단말 잔류물은 UDP를 결합하여 서브유닛이 촉매변화를 위해 UDP-글루코스 또는 UDP-갈락토오스 위치를 올바르게 배치하는 역할을 담당한다.[1]null

활성 사이트

GAL의 N-와 C-단자 영역 사이의 구분이 효소의 활성 부위를 구성한다.GAL 촉매 활성에는 보존된 Tyr-X-X-X-X-Lys 모티브가 필요하며, 인간의 경우 Tyr 157-Gly-Lys-Ser-Lys 161로 표현되는 반면,[6] E.CLI GAL에는 Tyr 149-Gly-Lys-Lys 153이 포함되어 있다.[8]GAL의 활성 부지의 크기와 모양은 종마다 달라 가변 GAL 기질 특수성이 허용된다.[3]또한, 종별 GAL 내에서 활성 사이트의 순응은 원활하다. 예를 들어, 부피가 큰 UDP-GlcNAc 2의 N-acetyl 그룹은 Asn 207 카복사미드 사이드 체인의 회전으로 인간 GAL 활성 사이트 내에 수용된다.[3]null

UDP-글루코스 및 UDP-갈락토스와의 알려진 대장균 GAL 잔류물 상호작용.[9]
잔류물 함수
알라 216, 페 218 요람 링을 효소에 고정시킨다.null
아스프 295 리보스 2' 히드록실 그룹과 상호작용한다.null
Asn 179, Arg 231, Arg 292 UDP 인산염 그룹과 상호 작용null
Tyr 299, Asn 179 갈락토오스 2' 히드록실 또는 포도당 6' 히드록실 그룹과 상호작용한다; 활성 부위 내에 설탕을 적절히 배치한다.null
티르 177, 페 178 갈락토오스 3' 히드록실 또는 포도당 6' 히드록실 그룹과 상호작용한다; 활성 부위 내에 설탕을 적절히 배치한다.null
리스 153 Tyr 149의 pKa를 낮추고, 설탕 4' 히드록실 그룹에 수소 원자를 추상화하거나 기증할 수 있다.null
티르 149 수소 원자를 설탕 4의 히드록실 그룹에 추상화하거나 기증하여 4-케토피라노오스 중간체의 촉매 형성을 촉진한다.null

메커니즘

UDP-갈락토스를 UDP-글루코스로 변환

GALE는 일련의 4단계를 통해 UDP-갈락토스의 4' 히드록실 그룹의 구성을 반전시킨다.UDP-갈락토스를 결합하면 활성 사이트의 보존된 타이로신 잔여물이 4' 히드록실 그룹에서 양성자를 추출한다.[7][10]null

이와 동시에, 4의 하이드라이드가 NAD+의 si-face에 추가되어 NADH와 4-케토피라노오스 중간체가 생성된다.[1]4-케토피라노오스 중간은 글리코실 산소와 β-인스포루스 원자 사이의 화인스포릴 연계에 대해 180° 회전하여 NADH 중간으로 케토피라노스의 반대면을 나타낸다.[10] NADH에서 이 반대면으로의 하이드라이드 이행은 4' 중심부의 입체화학성을 역전시킨다.보존된 티로신 잔여물은 양성자를 기증하여 4' 히드록실 그룹을 재생시킨다.[1]null

UDP-GlcNAc를 UDP-GalNAc로 변환

인간과 일부 박테리아 GAL 이소폼은 동일한 메커니즘을 통해 UDP-GlcNAc에서 UDP-GalNAc로의 변환을 역촉매하여 설탕의 4' 히드록실 그룹에서 입체화학 구성을 뒤집는다.[3][11]null

생물 함수

Steps in the Leloir pathway of galactose metabolism.
갈락토오스 신진대사의 Leloir 경로에 있는 매개체와 효소.[1]

갈락토오스 대사

갈락토스 신진대사를 위한 직접적인 카타볼릭 경로는 존재하지 않는다.따라서 갈락토스는 우선 포도당-1-인산염으로 전환되며, 글리콜리시스 또는 이노시톨 합성 경로로 전환될 수 있다.[12]null

GAL은 포도당-1-인산염의 갈락토오스 변환의 레로이르 경로에서 네 가지 효소 중 하나로 기능한다.첫째, 갈락토오스 무타로타아제는 β-D-갈락토스를 α-D-갈락토스로 변환시킨다.[1]갈락토키나제는 그 후 1' 히드록실 그룹에서 α-D-갈락토스를 분해하여 갈락토오스-1-인산염을 산출한다.[1]세 번째 단계에서 갈락토스-1-인산염 우리딜전달효소는 UMP-글루코스에서 갈락토스-1-인산염으로 UMP의 가역적 이전을 촉진하여 UDP-갈락토스 및 포도당-1-인산염을 생성한다.[1]마지막 Leloir 단계에서 UDP-glucose는 GAL에 의해 UDP-갈락토오스로부터 재생되고 UDP-글루코스는 경로의 세 번째 단계로 다시 순환한다.[1]이와 같이 GAL은 지속적인 르루아르 경로 사이클링에 필요한 기질을 재생한다.null

Leloir 경로의 3단계에서 생성된 포도당-1-인산염은 인광글루코무타제에 의해 포도당-6-인산염에 이소질화될 수 있다.포도당-6-인산염은 글리콜리시스(glycolyis)에 쉽게 들어가 ATP와 피루브산염을 생산하게 된다.[13]나아가 포도당-6-인산염은 이노시톨-3-인산염 신타아제에 의해 이노시톨-1-인산염으로 전환되어 이노시톨 생합성에 필요한 전구체를 발생시킬 수 있다.[14]null

UDP-GalNAC 합성

인간과 선택된 박테리아 GAL 등식은 UDP-GlcNAc를 결합하여 UDP-GalNAc로의 전환을 역방향으로 촉진한다.glycosyltransferases UDP-N-acetylgalactosamine로 알려진 한 가족:폴리 펩티드 N-acetylgalactosamine UDP-GalNAc에서 세린과 트레오닌 잔류물 glycoprotein에(ppGaNTases)전송 GalNAc transferases.[15]ppGaNTase-mediated 포도당화, 세계 최초의 통신 장치를 나타내는 단백질 분해 attack,[24][25] 위해 단백질 sorting,[16][17][18][19][20]리간드 signaling,[21][22][23]저항을 규제한다.뮤신 생합성술의 [15]발걸음null

질병에서의 역할

주요기사 : 갈락토오스 에피메라제 결핍증

인간 게일 결핍이나 기능장애는 제3형 갈락토스미아를 초래하는데, 이는 경증(주변) 또는 더 심각한(일반화) 형태로 존재할 수 있다.[12]null

참조

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  2. ^ a b Liu Y, Vanhooke JL, Frey PA (June 1996). "UDP-galactose 4-epimerase: NAD+ content and a charge-transfer band associated with the substrate-induced conformational transition". Biochemistry. 35 (23): 7615–20. doi:10.1021/bi960102v. PMID 8652544.
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추가 읽기

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