6-Fosfoglukonolaktonase
| 6-Fosfoglukonolaktonase | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Monomer 6-fosfoglukonolaktonase terhablur Trypanosoma brucei sebagai kompleks dengan asid 6-fosfoglukonik[1] | |||||||
| Pengenal pasti | |||||||
| Simbol | PGLS | ||||||
| Gen NCBI | 25796 | ||||||
| HGNC | 8903 | ||||||
| OMIM | 604951 | ||||||
| RefSeq | NM_012088 | ||||||
| UniProt | O95336 | ||||||
| Other data | |||||||
| Nombor EC | 3.1.1.31 | ||||||
| Lokus | Kromosom 19 p13.2 | ||||||
| |||||||
6-Fosfoglukonolaktonase (EC 3.1.1.31, 6PGL, PGLS, nama sistematik 6-fosfo-D-glukono-1,5-lakton laktonohidrolase) ialah enzim sitosol yang terdapat dalam semua organisma yang memangkinkan hidrolisis 6-fosfo-fosfoglukonolakton kepada asid 6-fosfoglukonik dalam fasa oksidatif laluan pentosa fosfat:[2]
- 6-fosfo-D-glukono-1,5-lakton + H2 O = 6-fosfo-D-glukonat
Struktur tertier 6PGL menggunakan lipatan hidrolase α/β, dengan sisa tapak aktif berkumpul di gelung α-heliks. Berdasarkan struktur kristal enzim, mekanisme ini dicadangkan bergantung kepada pemindahan proton oleh sisa histidina dalam tapak aktif. 6PGL secara selektif memangkinkan hidrolisis δ-6-fosfoglukonolakton, dan tidak mempunyai aktiviti di isomer γ.[3]
Mekanisme[sunting | sunting sumber]
Hidrolisis 6PGL terhadap 6-fosfoglukonolakton kepada asid 6-fosfoglukonik telah dicadangkan berlaku melalui pemindahan proton ke atom oksigen gelang O5,[4] serupa dengan xilosa isomerase[5] dan ribose-5-fosfat isomerase.[6] Tindak balas bermula melalui serangan ion hidroksida pada ester C5. Bentuk perantara tetrahedron dan penyingkiran ikatan ester berikut, dibantu oleh pendermaan proton daripada sisa histidina tapak aktif. Sisa khusus yang mengambil bahagian dalam pemindahan proton mengelak penyelidik sehingga tahun 2009 kerana kajian struktur terdahulu menunjukkan dua kemungkinan konformasi substrat dalam tapak aktif yang meletakkan cincin oksigen proksimal O5 kepada sama ada arginina atau residu histidin. Simulasi dinamik molekul telah digunakan untuk mengetahui bahawa sisa yang menderma proton ialah histidina, dan sisa arginina hanya terlibat dalam penstabilan elektrik kumpulan fosfat bercas negatif.[4] Penstabilan elektrik kompleks enzim-substrat juga berlaku di antara produk karboksilat dan amina tulang belakang sisa glisina di sekelilingnya.[4]
Struktur[sunting | sunting sumber]
6PGL Homo sapiens wujud sebagai monomer dalam keadaan fisiologi sitosol, dan terdiri daripada 258 sisa asid amino dengan jumlah jisim molekul ~30 kDa.[7] Struktur tertier enzim menggunakan lipatan hidrolase α/β, dengan kedua-dua helaian β selari dan antiselari dikelilingi oleh lapan heliks α dan lima heliks 310. Kestabilan struktur tertier protein diperkukuh melalui jambatan garam antara asid aspartik dan residu arginina, dan daripada interaksi susunan rantai sisi aromatik. 6PGL yang diasingkan daripada Trypanosoma brucei didapati mengikat ion Zn2+ dalam peranan bukan pemangkin, tetapi ini tidak diperhatikan dalam organisma lain, termasuk Thermotoga maritima dan Vibrio cholerae.
Fungsi[sunting | sunting sumber]
6-Fosfoglukonolaktonase memangkinkan penukaran 6-fosfoglukonolakton kepada asid 6-fosfoglukonik, dengan kedua-dua merupakan molekul perantara dalam fasa oksidatif laluan pentosa fosfat, di mana glukosa ditukar kepada ribulosa 5-fosfat. Fasa oksidatif laluan pentosa fosfat membebaskan CO2 dan menghasilkan penjanaan dua molekul setara NADPH daripada NADP+. Produk akhir, ribulosa 5-fosfat, diproses selanjutnya oleh organisma semasa fasa bukan oksidatif laluan pentosa fosfat untuk mensintesis biomolekul termasuk nukleotida, ATP, dan koenzim A.[2]
Enzim yang mendahului 6PGL dalam laluan pentosa fosfat, glukosa-6-fosfat dehidrogenase, secara eksklusif membentuk 6-fosfoglukonolakton dalam bentuk δ-isomer. Walau bagaimanapun, jika terkumpul, sebatian ini boleh menjalani penyusunan semula intramolekul untuk mengisomer menjadi bentuk γ yang lebih stabil yang tidak dapat dihidrolisiskan oleh 6PGL, dan tidak boleh meneruskan fasa bukan oksidatif laluan pentosa fosfat. Dengan menghidrolisis δ-isomer 6-fosfoglukonolakton secara cepat, 6PGL menghalang pengumpulannya dan pembentukan γ isomer susulan, seterusnya membazir sumber glukosa yang tersedia untuk sel.[3] 6-fosfoglukonolakton juga terdedah kepada serangan daripada nukleofil intraselular, dibuktikan oleh α-N-6-pemfosfoglukonoilan protein His-tag yang diekspresikan dalam E. coli,[8][9] dan hidrolisis cekap 6-fosfoglukonolakton oleh 6PGL menghalang pengumpulan lakton dan tindak balas toksik akibat daripada berlaku antara perantara lakton dan sel.[3]
Kepentingan klinikal[sunting | sunting sumber]
Parasit malaria Plasmodium berghei dan Plasmodium falciparum telah ditunjukkan mengekspresikan enzim dwi-fungsi yang mempamerkan kedua-dua aktiviti glukosa-6-fosfat dehidrogenase dan 6-fosfoglukonolaktonase, membolehkannya memangkinkan dua langkah pertama laluan pentosa fosfat.[10] Enzim dwifungsi ini telah dikenal pasti sebagai sasaran dadah buat parasit malaria,[11] dan saringan tinggi perencat molekul kecil telah menghasilkan penemuan sebatian baru yang berpotensi boleh diterjemahkan kepada ubat antimalaria yang mujarab.[12][13]
Rujukan[sunting | sunting sumber]
- ^ Delarue M, Duclert-Savatier N, Miclet E, Haouz A, Giganti D, Ouazzani J, Lopez P, Nilges M, Stoven V (February 2007). "Three dimensional structure and implications for the catalytic mechanism of 6-phosphogluconolactonase from Trypanosoma brucei". Journal of Molecular Biology. 366 (3): 868–81. doi:10.1016/j.jmb.2006.11.063. PMID 17196981.
- ^ a b Berg J, Tymoczko J, Stryer L (2012). Biochemistry (ed. Seventh). New York, NY: W.H. Freeman and Company. m/s. 600–601. ISBN 9781429229364.
- ^ a b c "NMR spectroscopic analysis of the first two steps of the pentose-phosphate pathway elucidates the role of 6-phosphogluconolactonase". The Journal of Biological Chemistry. 276 (37): 34840–6. September 2001. doi:10.1074/jbc.M105174200. PMID 11457850.
- ^ a b c "Insights into the enzymatic mechanism of 6-phosphogluconolactonase from Trypanosoma brucei using structural data and molecular dynamics simulation". Journal of Molecular Biology. 388 (5): 1009–21. May 2009. doi:10.1016/j.jmb.2009.03.063. PMID 19345229.
- ^ "A metal-mediated hydride shift mechanism for xylose isomerase based on the 1.6 A Streptomyces rubiginosus structures with xylitol andD-xylose". Proteins. 9 (3): 153–73. 1991-03-01. doi:10.1002/prot.340090302. PMID 2006134.
- ^ "Structure of Escherichia coli ribose-5-phosphate isomerase: a ubiquitous enzyme of the pentose phosphate pathway and the Calvin cycle". Structure. 11 (1): 31–42. January 2003. doi:10.1016/S0969-2126(02)00933-4. PMC 2792023. PMID 12517338.
- ^ "Identification of the cDNA encoding human 6-phosphogluconolactonase, the enzyme catalyzing the second step of the pentose phosphate pathway(1)". FEBS Letters. 459 (2): 223–6. October 1999. doi:10.1016/S0014-5793(99)01247-8. PMID 10518023.
- ^ "Spontaneous α-N-6-phosphogluconoylation of a "His tag" in Escherichia coli: the cause of extra mass of 258 or 178 Da in fusion proteins". Analytical Biochemistry. 267 (1): 169–84. February 1999. doi:10.1006/abio.1998.2990. PMID 9918669.
- ^ "Post-translational modification of the N-terminal His tag interferes with the crystallization of the wild-type and mutant SH3 domains from chicken src tyrosine kinase". Acta Crystallographica Section D. 57 (Pt 5): 759–62. May 2001. doi:10.1107/s0907444901002918. PMID 11320329.
- ^ "Glucose-6-phosphate dehydrogenase-6-phosphogluconolactonase. A novel bifunctional enzyme in malaria parasites". European Journal of Biochemistry. 268 (7): 2013–9. April 2001. doi:10.1046/j.1432-1327.2001.02078.x. PMID 11277923.
- ^ "Plasmodium falciparum glucose-6-phosphate dehydrogenase 6-phosphogluconolactonase is a potential drug target". The FEBS Journal. 282 (19): 3808–23. October 2015. doi:10.1111/febs.13380. PMID 26198663.
- ^ "High-throughput screening for small-molecule inhibitors of Plasmodium falciparum glucose-6-phosphate dehydrogenase 6-phosphogluconolactonase". Journal of Biomolecular Screening. 17 (6): 738–51. July 2012. doi:10.1177/1087057112442382. PMC 8765527 Check
|pmc=value (bantuan). PMID 22496096. - ^ "Discovery of a Plasmodium falciparum' glucose-6-phosphate dehydrogenase 6-phosphogluconolactonase inhibitor (R,Z)-N-((1-ethylpyrrolidin-2-yl)methyl)-2-(2-fluorobenzylidene)-3-oxo-3,4-dihydro-2H-benzo[b][1,4]thiazine-6-carboxamide (ML276) that reduces parasite growth in vitro". Journal of Medicinal Chemistry (dalam bahasa Inggeris). 55 (16): 7262–72. August 2012. doi:10.1021/jm300833h. PMC 3530835. PMID 22813531.
Pautan luar[sunting | sunting sumber]
- 6-phosphogluconolactonase dalam Tajuk Subjek Perubatan (MeSH) di Perpustakaan Perubatan Negara AS
- "Identification of the cDNA encoding human 6-phosphogluconolactonase, the enzyme catalyzing the second step of the pentose phosphate pathway(1)". FEBS Letters. 459 (2): 223–6. October 1999. doi:10.1016/S0014-5793(99)01247-8. PMID 10518023.