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| カルバモイルリン酸合成酵素（アンモニア） | |||||||||
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| 識別子 | |||||||||
| EC番号 | 6.3.4.16 | ||||||||
| CAS番号 | 37318-69-7 | ||||||||
| 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 | ||||||||
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| CPSase 大サブユニット ATP 結合ドメイン | |||||||||
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 ビオチンカルボキシラーゼ変異体 e288k と ATP の複合体の構造 | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| シンボル | CPSase_L_D2 | ||||||||
| パム | PF02786 | ||||||||
| ファム一族 | CL0179 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| プロサイト | PDOC00676 | ||||||||
| SCOP2 | 1bnc / スコープ / SUPFAM | ||||||||
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| CPSase 大サブユニットオリゴマー化ドメイン | |||||||||
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 ATP類似体amppnpと複合体を形成したカルバモイルリン酸合成酵素の構造 | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| シンボル | CPSase_L_D3 | ||||||||
| パム | PF02787 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| プロサイト | PDOC00676 | ||||||||
| SCOP2 | 1bnc / スコープ / SUPFAM | ||||||||
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| CPSase 大サブユニット N 末端ドメイン | |||||||||
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 ピルビン酸カルボキシラーゼのビオチンカルボキシラーゼサブユニットの結晶構造 | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| シンボル | CPSase_L_チェーン | ||||||||
| パム | PF00289 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| プロサイト | PDOC00676 | ||||||||
| SCOP2 | 1bnc / スコープ / SUPFAM | ||||||||
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| CPSase 小サブユニット N 末端ドメイン | |||||||||
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 抗生物質アシビシンによるカルバモイルリン酸合成酵素のアミドトランスフェラーゼ活性の不活性化 | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| シンボル | CPSase_sm_チェーン | ||||||||
| パム | PF00988 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| プロサイト | PDOC00676 | ||||||||
| SCOP2 | 1jdb / スコープ / SUPFAM | ||||||||
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カルバモイルリン酸合成酵素は、グルタミン（EC 6.3.5.5）またはアンモニア（EC 6.3.4.16）と重炭酸塩からカルバモイルリン酸をATP依存的に合成する反応を触媒する。 [1]このATP認識酵素はATPと重炭酸塩の反応を触媒し、カルボキシリン酸とADPを生成する。カルボキシリン酸はアンモニアと反応してカルバミン酸を生成する。次に、カルバミン酸は2番目のATPと反応してカルバモイルリン酸とADPを生成する。
これは、原核生物と真核生物におけるピリミジンとアルギニンの生 合成、およびほとんどの陸生脊椎動物の尿素回路における最初の重要なステップを表しています。[2]ほとんどの原核生物は、アルギニンとピリミジンの生合成の両方に関与する1つの形態のCPSaseを持っていますが、特定の細菌は別の形態を持つことがあります。
非常に異なる機能を果たす 3 つの異なる形式があります。
- カルバモイルリン酸合成酵素 I (ミトコンドリア、尿素回路)
- カルバモイルリン酸合成酵素II（細胞質、ピリミジン代謝）。
- カルバモイルリン酸合成酵素III（魚類に存在）[3]
機構
カルバモイルリン酸合成酵素は、そのメカニズムに3つの主要なステップがあり、本質的に不可逆的です。[4]
- 重炭酸イオンは ATP によってリン酸化され、カルボキシルリン酸が生成されます。
- その後、カルボキシルリン酸はアンモニアと反応してカルバミン酸を形成し、無機リン酸を放出します。
- 次に、2 番目の ATP 分子がカルバミン酸をリン酸化して、カルバモイルリン酸を生成します。
この酵素の活性はトリス緩衝液とHEPES緩衝液の両方によって阻害されることが知られている。[5]
構造
カルバモイルリン酸 合成酵素(CPSase) は、小サブユニットと大サブユニットからなるヘテロ二量体 酵素です (CPSase III は例外で、グルタミナーゼドメインと合成酵素ドメインの遺伝子融合から生じた可能性のある単一のポリペプチドで構成されています) 。[2] [3] [6] CPSase には 3 つの活性部位があり、小サブユニットに 1 つ、大サブユニットに 2 つあります。小サブユニットにはグルタミン結合部位があり、グルタミンをグルタミン酸とアンモニアに加水分解する反応を触媒します。アンモニアは次に、大鎖によってカルバモイルリン酸を合成するために使用されます。小サブユニットは 3 層のベータ/ベータ/アルファ構造を持ち、それを持つほとんどのタンパク質内で可動性があると考えられています。CPSase の小サブユニットの C 末端ドメインにはグルタミンアミドトランスフェラーゼ活性があります。大サブユニットには 2 つの相同カルボキシリン酸ドメインがあり、どちらもATP結合部位しかし、N末端カルボキシリン酸ドメインは重炭酸塩のリン酸化を触媒し、C末端ドメインはカルバメート中間体のリン酸化を触媒します。[7] CPSaseの大サブユニットで重複して見られるカルボキシリン酸ドメインは、ビオチン依存性酵素アセチルCoAカルボキシラーゼ（ACC）、プロピオニルCoAカルボキシラーゼ（PCCase）、ピルビン酸カルボキシラーゼ（PC）、尿素カルボキシラーゼにも単一コピーとして存在します。
細菌CPSaseの大サブユニットには、カルボキシリン酸ドメイン1、オリゴマー化ドメイン、カルバモイルリン酸ドメイン2、アロステリックドメインの4つの構造ドメインがあります。 [8]大腸菌のCPSaseヘテロ二量体には、アンモニアトンネルとカルバメートトンネルの2つの分子トンネルがあります。これらのドメイン間トンネルは、3つの異なる活性部位を接続し、連続する活性部位間で不安定な反応中間体（アンモニアとカルバメート）を輸送するための導管として機能します。[9] CPSaseの触媒メカニズムには、大サブユニットのN末端ドメイン内の合成部位からC末端ドメイン内のリン酸化部位まで、酵素内部を通るカルバメートの拡散が含まれます。
参考文献
- ^ Simmer JP、Kelly RE、Rinker AG、Scully JL、Evans DR（1990年6月）。「哺乳類カルバミルリン酸合成酵素（CPS）。シリアンハムスター多機能タンパク質CADのCPSドメインのDNA配列と進化」。The Journal of Biological Chemistry。265（18）：10395–402。doi： 10.1016 / S0021-9258 （18 ）86959-9。PMID 1972379。
- ^ ab Holden HM、Thoden JB、Raushel FM (1999 年 10 月)。「カルバモイルリン酸合成酵素: 基質から生成物への驚くべき生化学的旅」。細胞および分子 生命科学。56 (5–6): 507–22。doi :10.1007/ s000180050448。PMC 11147029。PMID 11212301。S2CID 23446378 。
- ^ ab Saha N、Datta S、Kharbuli ZY、Biswas K、Bhattacharjee A (2007 年 7 月)。「空気呼吸するナマズ Clarias batrachus は、高濃度の外部アンモニアにさらされるとグルタミン合成酵素とカルバミルリン酸合成酵素 III をアップレギュレートする」。比較生化学および生理学。パート B、生化学と分子生物学。147 ( 3): 520–30。doi :10.1016/ j.cbpb.2007.03.007。PMID 17451989 。
- ^ 生化学、第 3 版、JM Berg、JL Tymoczko、L. Stryer
- ^ Lund P、Wiggins D (1987 年4 月)。「トリスとヘペスによるカルバモイルリン酸合成酵素 (アンモニア) の阻害。N-アセチルグルタミン酸の Ka への影響」。生化学ジャーナル。243 (1 ) : 273–6。doi : 10.1042 /bj2430273。PMC 1147843。PMID 3606575 。
- ^ Raushel FM、 Thoden JB、Holden HM (1999年6 月)。「アミドトランスフェラーゼファミリー酵素: アンモニアの生成と送達のための分子マシン」。生化学。38 (25): 7891–9。doi :10.1021/bi990871p。PMID 10387030 。
- ^ Stapleton MA、Javid-Majd F、Harmon MF、Hanks BA、Grahmann JL、Mullins LS、Raushel FM (1996 年 11 月)。「カルバモイルリン酸合成酵素のカルボキシリン酸ドメイン内の保存残基の役割」。生化学。35 ( 45 ): 14352–61。doi :10.1021/bi961183y。PMID 8916922 。
- ^ Thoden JB、Raushel FM、Benning MM、Rayment I、Holden HM (1999 年 1 月)。「2.1 Å の解像度で決定されたカルバモイルリン酸合成酵素の構造」。Acta Crystallographica。セクション D、生物学的結晶学。55 (Pt 1): 8–24。doi : 10.1107 /S0907444998006234。PMID 10089390 。
- ^ Kim J、Howell S、Huang X、 Raushel FM (2002 年 10 月)。「カルバモイルリン酸合成酵素のカルバメートトンネル内の構造欠陥」。生化学。41 ( 42): 12575–81。doi :10.1021/bi020421o。PMID 12379099 。
外部リンク
- GeneReviews/NCBI/NIH/UW の尿素サイクル障害の概要に関するエントリー
