Кіріспе

N ферменттер класы Ацетилглютамат синтезасы (NAGS) - глютамат пен ацетил- КоА-дан N ацетилглютамат (NAG) өндірісін катализдейтін фермент. Қарапайым сөзбен айтқанда, NAGS келесі реакцияны катализациялайды: ацетил CoA + L глутамат → CoA + N ацетил L глутамат НАГС, N ацетилтрансфераза ферменттер отбасының мүшесі, прокариоттарда да, эукариоттарда да бар, бірақ оның рөлі мен құрылымы түрге байланысты әртүрлі. NAG орнитин мен аргининді, екі маңызды амин қышқылдарын өндіруде немесе карбамоил фосфат синтезасының (CPS1) аллостерикалық кофакторы ретінде пайдалануға болады. Сүтқоректілерде NAGS негізінен бауыр мен жұқа ішекте экспрессияланады және митохондриялық матрицаға локализделеді.

Биологиялық қызметі

Көптеген прокариоттар (бактериялар) және төменгі эукариоттар (қорытпалар, жасыл балдырлар, өсімдіктер және т.б.) NAG-ті циклді орнитоин өндірісі жолының бөлігі болып табылатын орнитоин ацетилтрансферазасы (OAT) арқылы өндіреді. Сондықтан NAGS қажеттілік бойынша NAG резервтерін толтыру арқылы қосымша рөл атқарады. Алайда кейбір өсімдіктер мен бактерияларда NAGS сызықтық аргинин өндірісінің алғашқы қадамын катализдейді. Прокариоттар, төменгі эукариоттар мен жоғары эукариоттар арасындағы NAGS ақуыздықтар реті бір-біріне ұқсастықтың елеулі жоқтығын көрсетті. Прокариоттық және эукариоттық НАГС арасындағы реттілік сәйкестігі негізінен <30%, ал төменгі және жоғары эукариоттар арасындағы реттілік сәйкестігі ~20% құрайды. NAGS ферментінің белсенділігін L- аргинин модуляциялайды, ол өсімдіктер мен бактериялардағы NAGS ингибиторы ретінде, ал омыртқалы жануарларда эффект ретінде әрекет етеді. Аргининнің орнитин мен аргинин синтезіндегі NAG ингибиторы ретінде рөлі жақсы түсінілсе де, НАГ-ның урея циклында рөлі туралы кейбір пікірталастар бар. Қазіргі уақытта омыртқалы жануарларда NAG-ның рөлі CPS1-ге қажетті аллостериялық кофактор болып табылады, сондықтан ол мочевина циклы арқылы ағындының негізгі бақылаушысы ретінде әрекет етеді. Бұл рөлде аргининнің кері байланыс реттеуі NAGS сигналын беретін болады, бұл аммиак клеткада мол және оны алып тастау керек, бұл NAGS функциясын жеделдетеді. Қазіргі кезде НАГС-тің синтетикалық ферменттен алғашқы мочевина циклын бақылаушыға дейінгі эволюциялық жолы әлі толық түсініксіз.

Механизм

N ацетилтрансферазаның функциясы үшін екі механизм ұсынылды: екі сатылы, пинг-понг тетігі, тиісті ацетил тобын белсендірілген цистеин қалдықтарына беруді қамтиды және бір сатылы механизм карбонил тобына аминоазоттың тікелей шабуылдау арқылы. Нейссерия гонореядан алынған NAGS-ті қолдану арқылы жүргізілген зерттеулер NAGS-тің жоғарыда сипатталған бір кезеңді механизм арқылы жүзеге асатынын көрсетеді. Бұл ұсыныста ацетил-КоА-ның карбонил тобына глутаматтың α аминоазотты бөлігі тікелей шабуыл жасайды. Бұл механизмді карбонилді сутегі байланысының поляризациясы арқылы активтендіру, сондай-ақ активті сайтта ацетил тобының аралық акцепторы ретінде әрекет ететін қолайлы цистеиннің болмауы қолдайды.

Клиникалық маңызы

NAGS белсенділігінің болмауы N ацетилглютамат синтезасының жетіспеушілігіне, гипераммонемияның бір түріне әкеледі. Көптеген омыртқалы жануарларда N ацетилглютамат - CPS1 ферментінің аллостериялық кофакторы, ол мочевина циклының бірінші сатысын катализдейді. NAG-ны ынталандырусыз CPS1 аммиакты карбамоил фосфатына айналдыра алмайды, нәтижесінде уытты аммиак жиналады. Карбамоил глутамат NAGS жетіспеушілігін емдеудің ықтимал әдісі ретінде перспективалы болып көрінді. Бұл НАГ мен карбамоил глутаматтың құрылымдық ұқсастығының нәтижесінде пайда болды деп күтілуде, бұл карбамоил глутаматтың CPS1 үшін тиімді агонист ретінде әрекет етуіне мүмкіндік береді.