logo

Пользовательского поиска

Wednesday 14th of November 2018

Ферментативный синтез пирролизина – загадочной 22-ой аминокислоты

Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 1
ХудшийЛучший 
Актуальные темы - Вглубь живой материи
Автор: Administrator   
22.11.2011 17:40

 

 

Фермент PylB с метилорнитином (3MO) и кофактором S-аденозилметионином (SAM).

 

Фермент PylB с метилорнитином (3MO) и кофактором S-аденозилметионином (SAM). (Фото: Felix Quitterer/TUM)

 

 

 

За несколькими исключениями все известные белки состоят всего из 20 аминокислот. 25 лет назад ученые открыли 21-ую аминокислоту, селеноцистеин, а 10 лет назад – 22-ую, пирролизин. Однако, как клетки синтезируют этот необычный строительный блок, оставалось загадкой. Ученые из Технического университета Мюнхена (Technische Universität München, TUM) расшифровали структуру важного для синтеза пирролизина фермента. Научный журнал Angewandte Chemie сообщает о результатах этого исследования в своем он-лайн издании.


Белки – ключевые игроки многих важнейших процессов, протекающих в живых организмах. Они транспортируют вещества, катализируют химические реакции, распознают сигнальные молекулы и выполняют функции ионных наносов. Сложность и разнообразие белков огромно – только в организме человека присутствуют более 100000 различных видов белков. Но почти все они состоят из всего двадцати канонических аминокислот. Только несколько высокоспециализированных белков дополнительно содержат в своем составе селеноцистеин – очень редкую 21-ую аминокислоту, открытую в 1986 году.

Большой неожиданностью стало открытие в 2002 году у метанпродуцирующих архей семейства Methanosarcinaceae 22-ой аминокислоты – пирролизина. Она генетически закодирована, так же как и селеноцистеин и другие 20 аминокислот. Археи используют эту необычную аминокислоту в белках, необходимых им для преобразования энергии. Пирролизин локализован в каталитическом центре таких белков и жизненно важен для их функции: процесс выработки энергии у архебактерий без пирролизина невозможен.

В марте 2011 года ученым из Университета штата Огайо (Ohio State University) удалось расшифровать часть процесса синтеза пирролизина. Они предположили, что фермент PylB катализирует первый этап биосинтеза пирролизина путем превращения аминокислоты лизина в промежуточный продукт метилорнитин (metyhlornithine). Теперь же ученые, возглавляемые профессором биохимии химического факультета TUM Михаэлем Гроллем (Michael Groll), смогли определить кристаллическую структуру фермента PylB с помощью рентгеноструктурного анализа.

К своему удивлению, они буквально поймали фермент с «поличным»: в момент кристаллизации продукт реакции, метилорнитин, остался в ферменте. Он находился в ограниченном пространстве, своего рода «реакционном сосуде», все еще в связи с центрами фермента, ответственными за его создание.

«То, что продукт реакции все еще присутствовал в ферменте, было чем-то особенным и большой удачей», - говорит Феликс Квиттерер (Felix Quitterer), научный сотрудник кафедры биохимии и ведущий автор публикации. «Нам удалось не только непосредственно обнаружить метилорнитин, но и задним числом реконструировать, как он синтезируется из исходной аминокислоты лизина».

Эта реакция не только не была до сих пор известна, но и очень трудно катализируется. Ключом к конверсии является кластер из четырех атомов железа и четырех атомов серы в активном центре.

«Это действительно необычная ферментативная реакция. До сих пор ни одному химику в лаборатории не удалось синтезировать метилорнитин в одностадийной реакции, начиная с лизина», - говорит Михаэль Гролль.


2

 

(Рис. Angewandte Chemie)

 

 

 


Перегруппировка лизина в метилорнитин помогает ученым понять, как архебактерии модифицируют существующую систему, делая возможным образование специальной аминокислоты, которая при встраивании в соответствующий белок катализирует очень специфическую реакцию. Эти знания могут быть использованы для получения искусственных аминокислот для созданных «по индивидуальному заказу» ферментов со специальными свойствами, которые могли бы, например, найти применение в промышленной биотехнологии и медицине.

Более фундаментальный интерес к синтезу 22-ой аминокислоты основан на том, что ученые надеются найти новые ключи к эволюционному развитию канонических аминокислот. Почему огромная сложность белков в живых организмах сводится всего к нескольким природных аминокислотам, несмотря на то, что генетический код позволяет кодировать гораздо большее их количество? Ответ на этот фундаментальный вопрос до сих пор ускользает от ученых. Селеноцистеин и пирролизин – экзотические исключения, но знания об их эволюции, начиная от стандартных аминокислот, немного приближают к раскрытию этой тайны.

 

 

По материалам

Auf dem Weg zu maßgeschneiderten Enzymen: Herstellung von Pyrrolysin, der zweiundzwanzigsten Aminosäure

 

Аннотация к статье Crystal structure of methylornithine synthase (PylB): Insights into the pyrrolysine biosynthesis

 

© «Ферментативный синтез пирролизина – загадочной 22-ой аминокислоты». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на сайт LifeSciencesToday.

 

 

 

 

 

 

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday489
mod_vvisit_counterYesterday1008
mod_vvisit_counterThis week3620
mod_vvisit_counterLast week5343
mod_vvisit_counterThis month10522
mod_vvisit_counterLast month40524
mod_vvisit_counterAll days4179552

We have: 8 guests online
Your IP: 54.146.195.24
 , 
Today: Ноя 14, 2018

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.