Кіріспе
Ферменттер класы. Аконитаза (аконитат гидратазасы;) – трикарбон қышқылы циклында цис-аконитат арқылы цитраттың изоцитратқа стереоспецификалық изомеризациясын катализдейтін фермент, бұл тотығу-тотықсыздануға қатыспайтын процесс.
Aconitase (aconitate hydratase; ) is an enzyme that catalyses the stereo specific isomerization of citrate to isocitrate via cis aconitate in the tricarboxylic acid cycle, a non redox active process.
Құрылымы
Аконитаза, оң жақ шетіндегі құрылымдарда көрсетілгендей, белсенді немесе белсенді емес күйіне байланысты екі түрлі құрылымға ие. Белсенді емес түрінде оның құрылымы төрт доменге бөлінеді. Дегенмен, ферменттің қалған бөлігінің құрылымы шамалы ғана өзгереді; екі түрдің арасындағы сақталған атомдар негізінен бірдей орында орналасқан, айырмашылығы 0,1 ангстремге жетеді. Темір-күкірт кластері супероксидпен тотығуға өте сезімтал.
Механизм
Аконитаза сусыздану-гидратациялық механизмді қолданады. Оның 101 цитраттың C3 гидроксил тобын протондап, су түрінде бөлінуіне мүмкіндік береді, ал Ser 642 бір мезгілде C2-дегі протонды алып тастап, C2 мен C3 арасында қос байланыс құрайды, соның нәтижесінде цис-аконитат аралық қосылысы (қос байланыстағы екі карбоксил тобы цис-конфигурацияда) пайда болады. Сутегін жоғалтқан көміртек атомы цитрус айналымының алдыңғы қадамындағы оксалоацетаттан келген, ацетил-КоА-дан емес, дегенмен бұл екі көміртек атомы, "про-R" және "про-S" (Прохиралдылыққа қараңыз) ерекшелігін қоспағанда, эквивалентті. Осы сәтте аралық қосылыс 180° бұрылады. Осы бұрылудың нәтижесінде аралық зат "цитрат режимінен" "изоцитрат режиміне" ауысады. Бұл бұрылудың қалай жүзеге асырылатыны әлі де даулы. Бір теория бойынша, механизмның шектеуші қадамында цис-аконитат ферменттен босатылып, содан кейін реакцияны аяқтау үшін изоцитрат режимінде қайта бекітіледі. Тағы бір гипотеза бойынша цис-аконитат цитраттан изоцитрат режиміне ауысқанда ферментке байланысты күйінде қалады. Қай жағдайда болса да, цис-аконитатты бұру сусыздану және гидратация қадамдарының аралық қосылыстың қарама-қарсы беттерінде жүзеге асуына мүмкіндік береді. Аконитаза судың транс-элиминациясын/қосылуын катализдейді, ал бұрылу өнімде дұрыс стереохимияның қалыптасуын қамтамасыз етеді. Реакцияны аяқтау үшін серин және гистидин қалдықтары бастапқы катализдік әрекеттерін кері қайтарады: гистидин, енді негіздік қасиетке ие, судан протонды алып тастап, оны C2-ге шабуыл жасау үшін нуклеофил ретінде дайындайды, ал протонды серин цис-аконитаттың қос байланысымен депротондылып, гидратацияны аяқтап, изоцитратты құрайды.
Отбасы мүшелері
Аконитазалар бактериялардан адамдарға дейін кездеседі. Адамдарда екі аконитаза изоэнзимі экспрессияланады: