Оплофор-люциферин 2-монооксигеназа - Oplophorus-luciferin 2-monooxygenase - Wikipedia

Оплофор-люциферин 2-монооксигеназа
Идентификаторлар
EC нөмірі1.13.12.13
Мәліметтер базасы
IntEnzIntEnz көрінісі
БРЕНДАBRENDA жазбасы
ExPASyNiceZyme көрінісі
KEGGKEGG кірісі
MetaCycметаболизм жолы
PRIAMпрофиль
PDB құрылымдарRCSB PDB PDBe PDBsum

Жылы энзимология, an Оплофор-люциферин 2-монооксигеназа (EC 1.13.12.13 ) деп те аталады Оплофор люциферазы (осы мақалада OpLuc деп аталады) а люцифераза, an фермент, терең теңізден асшаян Oplophorus gracilirostris [2], целентеразинді люциферазалар тобына жатады. Басқа люциферазалардан айырмашылығы, ол субстраттың кең спецификасына ие [3,4,6], сонымен қатар бисдеоксиоцелентеразинмен тиімді байланысуы мүмкін [3,4]. Бұл люциферазаның үшінші мысалы Эккорея және Renilla) зертханада тазартылуы керек [2]. The жүйелік атауы осы ферменттер класына жатады Оплофор-люциферин: оттегі 2-оксидоредуктаза (декарбоксилат). Бұл фермент деп те аталады Оплофор люциферазы.

Химиялық реакция

Екі субстраттар осы ферменттің люциферин, Коелентеразин және O2 және оның 3 өнімдер болып табылады оксилуциферин, Коелентерамид, CO2, және жарық.Бұл фермент. Тұқымдасына жатады оксидоредуктазалар, атап айтқанда О-мен бірге жалғыз донорларға әсер ететіндер2 тотықтырғыш ретінде және оттегінің екі атомын субстратқа қосу (оксигеназалар). Біріктірілген оттегі бір атом оттегінің қосылуымен О-дан алынудың қажеті жоқ (ішкі монооксигеназалар және ішкі аралас-оксидазалар). Фермент коэлентеразинге әсер ететін ферменттер тобына кіреді, дегенмен Renilla және Гауссия люциферазалар, ол осы ферменттермен базалық жұп тізбегін бөліспейді [3,4,5,7].


OpLuc катализдейді ATP тәуелсіз химиялық реакция [3,4,5,6]:

целентеразин (Oplophorus luciferin) + O2 коэлентерамид + CO2 + hν


Бұл процесстің нәтижесі CO2-де аздап жоғалады, сонымен қатар ~ 460 нм-де шығарылған көк жарық фотоны [2,3,4]. Бұл реакцияның оңтайлы рН мәні 9, оңтайлы тұз концентрациясы 0,05-0,1 М және оңтайлы температура ~ 40 С (оны ерекше ыстыққа төзімді люцифераза етеді) [2], дегенмен O.gracilirostris 20 С-ден төмен температурада өмір сүретін терең теңіз жануарлары, люцифераза әдетте төмен температурада өрнектеледі және бүктеледі [6].

Биологиялық функция

Ынталандырылған кезде Oplophorus gracilirostris, OpLuc қорғаныс механизмі ретінде теңіз түбіндегі асшаянның аяқтары мен антенналарынан бөлініп шығады. Бұл механизм тудырады O.gracilirostris люциферазаның жарқын, ашық көк бұлтын босатыңыз [2].

Oplophorus gracilirostris

Ферменттер жолы

OpLuc-тің 19kda ақуыздың кіші бірлігінде пептидтердің аминокоминалды тізбегі бар, ол қоздырылған кезде ферменттің коэлентеразинмен байланысуы туралы сигнал береді, Oplophorus luciferin (субстрат) [3,7]. Көрсетілген сурет 1, содан кейін фермент су ортасындағы целентеразинді люминесцентті өнімге, целентерамидке тотықтырады және қосымша өнім ретінде СО2 бөледі [2,3,7].

Құрылым

OpLuc - бұл екі ковалентті байланысқан [3] ақуыз суббірліктерінің кешені: 19 кДа екі молекула және 35 кДа компоненттерден тұратын екі молекула, оны гетеротетрамерлі молекула етеді. Ақуыздар 19 кДа ақуызымен катализденетін люминесценциядағы секрецияға арналған ферменттерге сигнал береді [3,4,7]. Люциферазада дисульфидті байланыстар көмегімен жасушадан тыс ортада ферментті тұрақтандыратын көптеген цистеин қалдықтары бар [5].

19 кДа ақуыз

OpLuc-тің бұл каталитикалық компонентінде 196 аминқышқылдары бар [3], карбоксил терминалында бір цистеин бар және басқа люциферазаларда кездесетін белоктардан ерекшеленеді [4]. Ақуыз пептидтік тізбекте Ia-c және Ila-d қайталанатын секвенциясы бар екі доменнен тұрады [4]. Биолюминесценттік реакцияны тудыратын ақуыз деп саналады O.gracilirostris, бірақ оның үлкен, суббірлік аналогы болмаса, тиімсіз жұмыс істейді [3,4]. OpLec-тің кристалдық құрылымы әлі толығымен талданып, картаға түсірілмегенімен, 19 кДа сүтқоректілердің жасушаларында эксперименттік түрде көрсетілген (KAZ деп саналады [7]). Жасушалық репортер ретінде пайдалану үшін инженерлік люцифераза, NanoLuc (NLuc) және коэлентеразиннің аналогы (фуримазин) жасау үшін жарқын және тұрақты люминесценттік реакцияны катализдеу үшін ақуыз оқшауланған және мутацияланған [5,8]. 19 кДа протеинінің мутантталған лента моделі көрсетілген (наноКаз деп аталады) сурет 2.

35 кДа ақуыз

OpLuc ферментінің онша танымал емес құрамдас бөлігінде 11 цистеин және 5 лейцин молекуласы бар 320 аминқышқылдары [3] бар [4]. Ақуыздың амин терминалы 39 амин қышқылынан басталады деп эксперименталды түрде тұжырымдалды [3]. Ол 19 кДа-ны тұрақтандырады және субстрат ерекшелігі әсер етпейді деп ойлайды [3], бірақ оның нақты қызметі белгісіз [3,4,7].

Механизм

Бастапқыда дәл сол механизмге ие деп ойлағанымен Renilla люцифераза [1], бұл люминесценцияда көрсетілгендей екі реакция жолы бар [2] сурет 3. Жоғарғы маршрутта, Oplophorus luciferin (схемада I түрінде көрсетілген коэлентеразин) O2-мен (зертханалық тәжірибеде радиоактивті таңбаланған O18 қолданылған) қосылып тотықтырады және диоксетан пероксиді аралықты пайдаланады, нәтижесінде CO2 өнімі мен коэлентерамид (схемада II) . Төменгі жолда аралық пайдаланылмайды және оттегінің су ортасымен жылдам алмасуы болады. Зерттеулер көрсеткендей, өнімнің шығымы аз және жалпы реакцияға ішінара қатысу ұсынылады [2]. Алайда, тәжірибе кезінде СО2-нің ластануы төменгі жолға қарағанда жоғары өнімділікті көрсетіп, табиғи жағдайда бұл жолдың болуы екіталай болатындығын ескеру керек [2].

Әдебиеттер тізімі

  1. DeLuca, M., Dempsey, M. E., Hori, K., Wampler, J. E., & Cormier, M. J. (1971). Renilla reniformis биолуминесценциясы кезіндегі тотығу көмірқышқыл газын өндіру механизмі. Ұлттық ғылым академиясының материалдары, 68(7), 1658-1660.
  2. Шимомура О, Масуджи Т, Джонсон Ф.Х., Ханеда Ю (1978). «Oplophorus gracilorostris терең теңіз асшаяндарының биолюминесценция жүйесінің қасиеттері мен реакция механизмі». Биохимия. 17 (6): 994–8. дои:10.1021 / bi00599a008. PMID  629957.
  3. Шимомура О, Масуджи Т, Джонсон Ф.Х., Ханеда Ю (1978). «Oplophorus gracilorostris терең теңіз асшаяндарының биолюминесценция жүйесінің қасиеттері мен реакция механизмі». Биохимия. 17 (6): 994–8. дои:10.1021 / bi00599a008. PMID  629957.
  4. Inouye, S., & Sasaki, S. (2007). Оплофор люциферазасының катализдік компонентін терең теңіз асшаяндары, Oplophorus gracilirostris-те шамадан тыс экспрессия, тазарту және сипаттама. Ақуыздың экспрессиясы және тазалануы, 56(2), 261-268.
  5. Холл, М. П., Унч, Дж., Бинковский, Б. Ф., Алқап, М. П., Батлер, Б. Л., Вуд, М. Г., ... & Роберс, М.Б (2012). Жаңа имидазопиразинон субстратын қолданатын терең теңіз асшаянынан алынған люцифераза репортері. АБЖ химиялық биология, 7(11), 1848-1857
  6. Инуэй, С., Сахара-Миура, Ю., Сато, Дж. И., Иимори, Р., Йошида, С., & Хосоя, Т. (2012). Ренилла, Оплофор және Гауссиядан шыққан целентеразинді қолданатын люциферазалардың экспрессиясы, тазартылуы және люминесценция қасиеттері: С2 модификацияланған целентеразиндер үшін субстрат ерекшелігін салыстыру. Ақуыздың экспрессиясы және тазалануы, 88(1), 150-156.
  7. Инуэй, С., Сато, Дж. И., Сахара-Миура, Ю., Хосоя, Т., & Сузуки, Т. (2014). Оплофор люциферазасының (наноКАЗ) мутацияланған 19 кДа ақуызының сүтқоректілердің жасушаларында дәстүрлі емес секрециясы. Биохимиялық және биофизикалық зерттеулер, 450(4), 1313-1319.
  8. Tomabechi, Y., Hosoya, T., Ehara, H., Sekine, S. I., Shirouzu, M., & Inouye, S. (2016). НаноКАЗ-тың кристалдық құрылымы: биофлюминесценттік реакцияны целентеразинмен катализдейтін Оплофор люциферазасының мутацияланған 19 кДа компоненті. Биохимиялық және биофизикалық зерттеулер, 470(1), 88-93.