ビスホスホグリセリン酸ムターゼ

2,3-ビスホスホグリセリン酸ムターゼ
2,3-ビスホスホグリセリン酸ムターゼ
	二量体ヒトビスホスホグリセリン酸ムターゼの結晶構造。
識別子
シンボル	BPGM
NCBI遺伝子	669
HGNC	1093
オミム	222800
参照シーケンス	NM_001724
ユニプロット	P07738
その他のデータ
EC番号	5.4.2.4
軌跡	第7章 q31-q34
構造
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構造	スイスモデル
ドメイン	インタープロ

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出版元	記事
国立情報学研究所	タンパク質

ビスホスホグリセリン酸ムターゼ
ビスホスホグリセリン酸ムターゼ
	ビスホスホグリセリン酸ムターゼホモ二量体、ヒト
識別子
EC番号	5.4.2.4
CAS番号	37211-69-1
データベース
インテンズ	IntEnzビュー
ブレンダ	BRENDAエントリー
エクスパス	NiceZyme ビュー
ケッグ	KEGGエントリー
メタサイク	代謝経路
プリアモス	プロフィール
PDB構造	RCSB PDB PDBe PDBsum
遺伝子オントロジー	アミゴー / クイックゴー
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国立情報学研究所	タンパク質

ビスホスホグリセリン酸ムターゼ（EC 5.4.2.4、BPGM）は、赤血球と胎盤細胞で発現している酵素です。 ^[2]1,3-ビスホスホグリセリン酸から2,3-ビスホスホグリセリン酸（2,3-BPG）を触媒的に合成する役割を担っています。BPGMにはムターゼとホスファターゼの機能もありますが、これらの活性ははるかに低く、解糖系の同族酵素であるホスホグリセリン酸ムターゼ（PGM）はこれら2つの機能に優れていますが、 2,3-BPGの合成もわずかに触媒することができます。

組織分布

ビスホスホグリセリン酸ムターゼの主な機能は2,3-BPGの合成であるため、この酵素は赤血球と胎盤細胞にのみ存在します。^[2]解糖系では、1,3-BPGを2,3-BPGに変換することは、不要なステップを追加するだけなので、非常に非効率的です。2,3-BPGの主な役割は、ヘモグロビンの平衡を脱酸素状態に移行させることであるため、その生成は実際にはヘモグロビンを含む細胞、つまり赤血球と胎盤細胞でのみ有用です。

関数

1,3-BPG は解糖系の中間体として生成されます。BPGM はこれを 2,3-BPG に変換します。2,3-BPG は酸素輸送において重要な役割を果たします。2,3-BPG はヘモグロビンに高い親和性で結合し、構造変化を引き起こして酸素を放出します。その後、局所組織が遊離酸素を拾うことができます。これは、胎児と母体の血液が非常に接近する胎盤でも重要です。胎盤が 2,3-BPG を生成すると、近くの母体ヘモグロビンから大量の酸素が放出され、これが解離して胎児ヘモグロビンと結合します。胎児ヘモグロビンは 2,3-BPG との親和性がはるかに低いです。^[2]

構造

全体

BPGM は、それぞれ独自の活性部位を持つ 2 つの同一のタンパク質サブユニットから構成される二量体です。各サブユニットは、6 つの β ストランド (β AF) と 10 本の α ヘリックス (α 1～10) で構成されています。二量体化は、両方のモノマーの β C と α 3 の面に沿って発生します。^[1] BPGM は PGM とほぼ 50% 同一であり、主要な活性部位残基はほぼすべての PGM と BPGM で保存されています。^[1]

重要な残留物

His ¹¹ : 1,2-BPGから1,3-BPGへの反応の求核剤。His-188の助けを借りて前後に回転し、1'リン酸基を攻撃するためにインライン位置に移動します。^[3]
His-188: タンパク質全体の安定性に関与し、^[4] His-11と同様に基質との水素結合を形成し、基質を触媒位置に引き寄せます。
Arg ⁹⁰ : 結合に直接関与していないが、この正に帯電した残基はタンパク質全体の安定性に不可欠である。リジンに置換しても触媒作用にはほとんど影響しない。^[4]
Cys ²³ : 全体の構造にはほとんど影響を与えないが、酵素の反応性には大きな影響を与える。^[5]

2-3 ビスホスホグリセリン酸ムターゼの活性部位のビスホスホグリセリン酸。基質を所定の位置に保持するのに役立つ残基が示され、ラベル付けされています：Arg ¹⁰、Arg ⁶²、Arg ¹⁰⁰、Arg ¹¹⁶、Arg ¹¹⁷、His ¹¹、His ¹⁸⁸、Tyr ⁹²、Asn ¹⁹⁰、Glu ⁸⁹。
変異のために基質を適切な位置に保持するのに役立つ活性部位のすべての残基の2次元描写。^[3]
1-3BPGから2-3BPGへの変換メカニズム^[3]

触媒のメカニズム

1,3-BPGは活性部位に結合し、それが構造変化を引き起こし、活性部位の周りの溝が基質に閉じこもり、基質をしっかりと固定します。^[3] 1,3-BPGは周囲の残基と多数の水素結合を形成し、その多くは正に帯電しているため、その可動性は著しく制限されます。その堅固さは、非常にエンタルピー主導の会合であることを示唆しています。構造変化により、His ¹¹が回転しますが、これはHis ^188との水素結合によって部分的に促進されます。His ¹¹はリン酸基と一直線になり、次にHis ¹¹がリン酸基を攻撃する求核剤となるS _N 2機構を経ます。^[3] 次に2'ヒドロキシ基がリン酸を攻撃してそれをHis ¹¹から除去し、2,3-BPGが生成されます。

参考文献

^ abc PDB : 1T8P ; Wang Y、Wei Z、Bian Q、Cheng Z、Wan M、Liu L、Gong W (2004 年 9 月)。「ヒトビスホスホグリセリン酸ムターゼの結晶構造」。Ｊ．Ｂｉｏｌ．化学。279 (37): 39132–8。土井：10.1074/jbc.M405982200。PMID 15258155。
^ abc Pritlove DC、Gu M、Boyd CA、Randeva HS、Vatish M (2006 年 8 月)。「2,3-ビスホスホグリセリン酸ムターゼの胎盤における新規発現」。Placenta . 27 (8): 924–7. doi :10.1016/j.placenta.2005.08.010. PMID 16246416。
^ abcde Wang Y、Liu L、Wei Z、Cheng Z、Lin Y、Gong W (2006 年 12 月)。「ヒトビスホスホグリセリン酸ムターゼにおけるヒスチジンリン酸化のプロセスの観察」。Ｊ．Ｂｉｏｌ．化学。281 (51): 39642–8。土井：10.1074/jbc.M606421200。PMID 17052986。
^ ab Garel MC、Lemarchandel V、Calvin MC、Arous N、Craescu CT、Prehu MO、Rosa J、Rosa R (1993 年 4 月)。「ヒト赤血球ビスホスホグリセリン酸ムターゼの触媒部位に関与するアミノ酸残基。His10、His187、および Arg89 の置換による機能的影響」。Eur . J. Biochem . 213 (1): 493–500. doi : 10.1111/j.1432-1033.1993.tb17786.x . PMID 8477721。
^ Ravel P、Craescu CT、Arous N、Rosa J、Garel MC (1997 年 5 月)。「ホスファターゼ活性化因子結合部位におけるヒトビスホスホグリセリン酸ムターゼ Cys22 の重要な役割」。J . Biol. Chem . 272 (22): 14045–50. doi : 10.1074/jbc.272.22.14045 . PMID 9162026。

さらに読む

Fujita T, et al. (1998 年 12 月 1 日). 「ヒト赤血球ビスホスホグリセリン酸ムターゼ: 生体内および生体外での糖化による不活性化」. J Biochem . 124 (6): 1237–44. doi :10.1093/oxfordjournals.jbchem.a022243. PMID 9832630.

外部リンク

米国国立医学図書館の医学主題標目表(MeSH)におけるビスホスホグリセリン酸ムターゼ
EC5.4.2.4

[Yang_2004-1] PDB : 1T8P ; Wang Y、Wei Z、Bian Q、Cheng Z、Wan M、Liu L、Gong W (2004 年 9 月)。「ヒトビスホスホグリセリン酸ムターゼの結晶構造」。Ｊ．Ｂｉｏｌ．化学。279 (37): 39132–8。土井：10.1074/jbc.M405982200。PMID 15258155。

[Pritlove_2006-2] Pritlove DC、Gu M、Boyd CA、Randeva HS、Vatish M (2006 年 8 月)。「2,3-ビスホスホグリセリン酸ムターゼの胎盤における新規発現」。Placenta . 27 (8): 924–7. doi :10.1016/j.placenta.2005.08.010. PMID 16246416。

[Wang_2006-3] Wang Y、Liu L、Wei Z、Cheng Z、Lin Y、Gong W (2006 年 12 月)。「ヒトビスホスホグリセリン酸ムターゼにおけるヒスチジンリン酸化のプロセスの観察」。Ｊ．Ｂｉｏｌ．化学。281 (51): 39642–8。土井：10.1074/jbc.M606421200。PMID 17052986。

[Garel_1993-4] Garel MC、Lemarchandel V、Calvin MC、Arous N、Craescu CT、Prehu MO、Rosa J、Rosa R (1993 年 4 月)。「ヒト赤血球ビスホスホグリセリン酸ムターゼの触媒部位に関与するアミノ酸残基。His10、His187、および Arg89 の置換による機能的影響」。Eur . J. Biochem . 213 (1): 493–500. doi : 10.1111/j.1432-1033.1993.tb17786.x . PMID 8477721。

[pmid9162026-5] Ravel P、Craescu CT、Arous N、Rosa J、Garel MC (1997 年 5 月)。「ホスファターゼ活性化因子結合部位におけるヒトビスホスホグリセリン酸ムターゼ Cys22 の重要な役割」。J . Biol. Chem . 272 (22): 14045–50. doi : 10.1074/jbc.272.22.14045 . PMID 9162026。