Frutose-bisfosfato aldolase - Fructose-bisphosphate aldolase
Frutose-bisfosfato aldolase | |||||||||
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Identificadores | |||||||||
EC nº | 4.1.2.13 | ||||||||
CAS no. | 9024-52-6 | ||||||||
Bancos de dados | |||||||||
IntEnz | Vista IntEnz | ||||||||
BRENDA | Entrada BRENDA | ||||||||
ExPASy | NiceZyme view | ||||||||
KEGG | Entrada KEGG | ||||||||
MetaCyc | via metabólica | ||||||||
PRIAM | perfil | ||||||||
Estruturas PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
Ontologia Genética | AmiGO / QuickGO | ||||||||
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Frutose-bisfosfato aldolase classe I | |||||||||
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Identificadores | |||||||||
Símbolo | Glicolítico | ||||||||
Pfam | PF00274 | ||||||||
InterPro | IPR000741 | ||||||||
PRÓSITO | PDOC00143 | ||||||||
SCOP2 | 1ald / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
CDD | cd00344 | ||||||||
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Frutose-bisfosfato aldolase classe II | |||||||||
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Identificadores | |||||||||
Símbolo | F_bP_aldolase | ||||||||
Pfam | PF01116 | ||||||||
Clã Pfam | CL0036 | ||||||||
InterPro | IPR000771 | ||||||||
PRÓSITO | PDOC00523 | ||||||||
SCOP2 | 1dos / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
CDD | cd00453 | ||||||||
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Frutose-bisfosfato aldolase ( EC 4.1.2.13 ), muitas vezes apenas aldolase , é uma enzima que catalisa uma reação reversível que divide o aldol , frutose 1,6-bifosfato , em triose fosfatos dihidroxiacetona fosfato (DHAP) e gliceraldeído 3-fosfato (G3P ) A aldolase também pode produzir DHAP a partir de outros (3S, 4R) - cetose 1-fosfatos, como frutose 1-fosfato e sedoheptulose 1,7-bifosfato . A gliconeogênese e o ciclo de Calvin , que são vias anabólicas , usam a reação reversa. A glicólise , uma via catabólica , usa a reação direta. Aldolase é dividida em duas classes por mecanismo.
A palavra aldolase também se refere, mais geralmente, a uma enzima que realiza uma reação aldólica (criando um aldol ) ou seu reverso (clivando um aldol), como o ácido siálico aldolase , que forma o ácido siálico . Veja a lista de aldolases .
Mecanismo e estrutura
As proteínas de classe I formam um intermediário de base de Schiff protonado que liga um sítio ativo altamente conservado de lisina com o carbono carbonil DHAP . Além disso, os resíduos de tirosina são cruciais para este mecanismo em atuar como aceitadores de hidrogênio estabilizadores. As proteínas de classe II usam um mecanismo diferente que polariza o grupo carbonila com um cátion divalente como o Zn 2+ . A proteína do operon de Escherichia coli galactitol , gatY, e a proteína do operon de N-acetil galactosamina , agaY, que são tagatose-bisfosfato aldolase , são homólogos da classe II de frutose-bifosfato aldolase. Dois resíduos de histidina na primeira metade da sequência desses homólogos mostraram estar envolvidos na ligação do zinco.
As subunidades de proteína de ambas as classes têm, cada uma, um domínio α / β dobrado em um cilindro TIM contendo o sítio ativo. Várias subunidades são reunidas na proteína completa . As duas classes compartilham pouca identidade de sequência .
Com poucas exceções, apenas proteínas de classe I foram encontradas em animais , plantas e algas verdes . Com poucas exceções, apenas proteínas de classe II foram encontradas em fungos . Ambas as classes foram encontradas amplamente em outros eucariotos e em bactérias . As duas classes geralmente estão presentes juntas no mesmo organismo. Plantas e algas possuem aldolase plastidal , às vezes uma relíquia de endossimbiose , além da aldolase citosólica usual. Uma frutose-bifosfato aldolase / fosfatase bifuncional, com mecanismo de classe I, foi encontrada amplamente em arquéias e em algumas bactérias. O sítio ativo desta aldolase arquea também está em um barril TIM.
Na gliconeogênese e glicólise
A gliconeogênese e a glicólise compartilham uma série de seis reações reversíveis. Na gliconeogênese, o gliceraldeído-3-fosfato é reduzido a frutose 1,6-bifosfato com aldolase. Na glicólise, a frutose 1,6-bifosfato é transformada em gliceraldeído-3-fosfato e fosfato de dihidroxiacetona por meio do uso de aldolase. A aldolase usada na gliconeogênese e glicólise é uma proteína citoplasmática.
Três formas de proteína de classe I são encontradas em vertebrados . A aldolase A é expressa preferencialmente no músculo e no cérebro; aldolase B no fígado, rim e enterócitos ; e aldolase C no cérebro. As aldolases A e C estão principalmente envolvidas na glicólise , enquanto a aldolase B está envolvida na glicólise e na gliconeogênese. Alguns defeitos na aldolase B causam intolerância hereditária à frutose . O metabolismo da frutose livre no fígado explora a capacidade da aldolase B de usar a frutose 1-fosfato como substrato . Archaeal frutose-bisfosfato aldolase / fosfatase está presumivelmente envolvida na gliconeogênese porque seu produto é a frutose 6-fosfato.
No ciclo de Calvin
O ciclo de Calvin é uma via de fixação de carbono ; faz parte da fotossíntese, que converte dióxido de carbono e outros compostos em glicose. Ele e a gliconeogênese compartilham uma série de quatro reações reversíveis. Em ambas as vias, o 3-fosfoglicerato (3-PGA ou 3-PG) é reduzido a frutose 1,6-bifosfato com aldolase catalisando a última reação. Uma quinta reação, catalisada em ambas as vias pela frutose 1,6-bisfosfatase , hidrolisa a frutose 1-6-bifosfato em frutose 6-fosfato e fosfato inorgânico. A grande diminuição da energia livre torna essa reação irreversível. No ciclo de Calvin, a aldolase também catalisa a produção de sedoheptulose 1,7-bifosfato de DHAP e eritrose 4-fosfato . Os principais produtos do ciclo de Calvin são triose fosfato (TP), que é uma mistura de DHAP e G3P, e frutose 6-fosfato. Ambos também são necessários para regenerar o RuBP . A aldolase usada por plantas e algas no ciclo de Calvin é geralmente uma proteína direcionada a plastídios codificada por um gene nuclear.
Reações
A aldolase catalisa
- frutose 1,6-bifosfato ⇌ DHAP + G3P
e também
- sedoheptulose 1,7-bisfosfato ⇌ DHAP + eritrose 4-fosfato
- frutose 1-fosfato ⇌ DHAP + gliceraldeído
Aldolase é usada no tronco reversível da gliconeogênese / glicólise
- 2 ( PEP + NADH + H + + ATP + H 2 O) ⇌ frutose 1,6-bifosfato + 2 (NAD + + ADP + P i )
A aldolase também é usada na parte do ciclo de Calvin compartilhada com a gliconeogênese, com a hidrólise do fosfato irreversível no final catalisada pela frutose 1,6-bisfosfatase
- 2 ( 3-PG + NADPH + H + + ATP + H 2 O) ⇌ frutose 1,6-bifosfato + 2 (NADP + + ADP + P i )
- frutose 1,6-bifosfato + H 2 O → frutose 6-fosfato + P i
Na gliconeogênese, o 3-PG é produzido pela enolase e pela fosfoglicerato mutase atuando em série
- PEP + H 2 O 2 ⇌-PG ⇌ 3-PG
No ciclo Calvin, o 3-PG é produzido pela RuBisCO
- RuBP + CO 2 + H 2 O → 2 (3-PG)
G3P é produzido pela fosfoglicerato quinase agindo em série com gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase (GAPDH) na gliconeogênese, e em série com gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase (NADP +) (fosforilação) no ciclo de Calvin
- 3-PG + ATP ⇌ 1,3-bisfosfoglicerato + ADP
- 1,3-bisfosfoglicerato + NAD (P) H + H + ⇌ G3P + P i + NAD (P) +
Triose-fosfato isomerase mantém DHAP e G3P em equilíbrio próximo, produzindo a mistura chamada triose fosfato (TP)
- G3P ⇌ DHAP
Assim, tanto DHAP quanto G3P estão disponíveis para a aldolase.
Propriedades do luar
A aldolase também foi implicada em muitas funções "clandestinas" ou não catalíticas, com base em sua afinidade de ligação para várias outras proteínas, incluindo F-actina , α-tubulina , dineína de cadeia leve , WASP , trocador aniônico Banda 3 , fosfolipase D ( PLD2 ) , transportador de glicose GLUT4 , trifosfato de inositol , V-ATPase e ARNO (um fator de troca de nucleotídeo guanina de ARF6 ). Acredita-se que essas associações estejam predominantemente envolvidas na estrutura celular, no entanto, o envolvimento na endocitose, invasão do parasita, rearranjo do citoesqueleto, motilidade celular, tráfego e reciclagem de proteínas de membrana, transdução de sinal e compartimentação de tecidos foram explorados.
Referências
Leitura adicional
- Berry A, Marshall KE (fevereiro de 1993). "Identificação de ligantes de ligação de zinco na classe II frutose-1,6-bisfosfato aldolase de Escherichia coli" . FEBS Lett . 318 (1): 11–6. doi : 10.1016 / 0014-5793 (93) 81317-S . PMID 8436219 . S2CID 7682431 .
- Freemont PS, Dunbar B, Fothergill-Gilmore LA (fevereiro de 1988). "A sequência de aminoácidos completa da frutose-bisfosfato aldolase do músculo esquelético humano" . Biochem. J . 249 (3): 779–88. doi : 10.1042 / bj2490779 . PMC 1148774 . PMID 3355497 .
- Galkin A, Li Z, Li L, Kulakova L, Pal LR, Dunaway-Mariano D, Herzberg O (2009). "Insights estruturais sobre a ligação de substrato e estereosseletividade de giardia frutose-1,6-bisfosfato aldolase" . Bioquímica . 48 (14): 3186–96. doi : 10.1021 / bi9001166 . PMC 2666783 . PMID 19236002 .
- Marsh JJ, Lebherz HG (março de 1992). "Frutose-bisfosfato aldolases: uma história evolutiva". Trends Biochem. Sci . 17 (3): 110–3. doi : 10.1016 / 0968-0004 (92) 90247-7 . PMID 1412694 .
- Perham RN (abril de 1990). "As aldolases frutose-1,6-bisfosfato: mesma reação, enzimas diferentes". Biochem. Soc. Trans . 18 (2): 185–7. doi : 10.1042 / bst0180185 . PMID 2199259 .
links externos
- Mídia relacionada à frutose-bisfosfato aldolase no Wikimedia Commons
- Tolan Laboratory na Boston University