Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Ферменттер класы Сфингомиелин фосфодиэстеразасы (EC 3.1.4.12, сонымен қатар нейтралды сфингомиелиназа, сфингомиелиназа немесе SMаза деп те аталады; жүйелі атауы сфингомиелин холинфосфогидролазы) - сфинголипидтердің метаболизм реакцияларына қатысатын гидролаза ферменті. SMаза DNаза I ферменттер суперотбасының мүшесі болып табылады және сфингомиелинді (SM) фосфохолинге және керамидке бөлу үшін жауапты. Смазаның белсендірілуі жасушалық стресске жауап ретінде керамидтің өндірісінің негізгі жолы ретінде ұсынылды.
Class of enzymes
Sphingomyelin phosphodiesterase (EC 3.1.4.12, also known as neutral sphingomyelinase, sphingomyelinase, or SMase; systematic name sphingomyelin cholinephosphohydrolase) is a hydrolase enzyme that is involved in sphingolipid metabolism reactions. SMase is a member of the DNase I superfamily of enzymes and is responsible for breaking sphingomyelin (SM) down into phosphocholine and ceramide. The activation of SMase has been suggested as a major route for the production of ceramide in response to cellular stresses.
Нейтралды сфингомиелиназа
Нейтралды сфингомиелиназаның (N SMase) белсенділігі алғаш рет Н. Пик ауруы лизосомалық сақтау ауруы кислоталық SMase жетіспеушілігімен сипатталатын пациенттердің фибробластарында сипатталды. Кейінгі зерттеулер бұл ферменттің ерекше геннің өнімі екенін, оның оңтайлы pH 7, 4 екенін, белсенділігі Mg2+ иондарына тәуелді екенін және оның мида ерекше байланғанын анықтады. Алайда, бұқа миындағы соңғы зерттеулер әртүрлі биохимиялық және хроматографиялық қасиеттері бар бірнеше N- S- маза изоформаларының бар екендігін көрсетті. 1980 жылдардың ортасында Bacillus cereus және Staphylococcus aureus-тен алғашқы N-Смазаларды клондау арқылы үлкен жетістік болды. Осы бактериялық сфингомиелиназалардың реттілігін гомологиялық іздеулер кезінде пайдалану Saccharomyces cerevisiae ашылмалы ашытқысында және сүтқоректілердің N SMase ферменттері, nSMase1 және nSMase2 -де ашытқының N SMase ISC1 сәйкестендіруіне әкелді. сүтқоректілердің, ашытқылардың және бактериялардың SM-заларының бірлігі өте төмен, олар nSM-за2 мен B. cereus SM-засының арасында шамамен 20% құрайды. Алайда, тізбектердің сәйкестігі (суретті қараңыз) бүкіл отбасы бойынша, әсіресе ферменттердің каталитикалық аймағында сақталған қалдықтардың санын көрсетеді. Бұл N SMase отбасы үшін ортақ каталитикалық механизмнің ұсынылуына әкелді. Үшінші N SMase ақуызын клондап, 2006 жылы сипаттады. nSMase3 nSMase1 немесе nSMase2 секвенциясына аз ұқсастықты көрсетеді. Алайда, төменгі организмдерден жоғары организмдерге эволюциялық сақталудың жоғары дәрежесі бар сияқты, бұл оның бірегей және ерекше N SMase құрауы мүмкін екенін көрсетеді. Жүрек пен скелет бұлшықеттеріндегі nSMase3 жоғары экспрессиясы жүрек функциясының әлеуетті рөлін көрсетеді.
Neutral sphingomyelinase (N SMase) activity was first described in fibroblasts from patients with Niemann Pick disease – a lysosomal storage disease characterized by deficiencies in acid SMase. Subsequent study found that this enzyme was the product of a distinct gene, had an optimum pH of 7.4, was dependent on Mg2+ ions for activity, and was particularly enriched in brain. However, a more recent study in bovine brain suggested the existence of multiple N SMase isoforms with different biochemical and chromatographical properties. A major breakthrough came in the mid 1980s with the cloning of the first N SMases from Bacillus cereus and Staphylococcus aureus. Using the sequences of these bacterial sphingomyelinases in homology searches ultimately led to the identification of the yeast N SMases ISC1 in the budding yeast Saccharomyces cerevisiae and the mammalian N SMase enzymes, nSMase1 and nSMase2. The identity between mammalian, yeast and bacterial SMases is very low being approximately 20% between nSMase2 and the B. cereus SMase. However, an alignment of the sequences (see figure) indicate a number of conserved residues throughout the family, particularly in the catalytic region of the enzymes. This has led to the suggestion of a common catalytic mechanism for the N SMase family. A third N SMase protein – termed nSMase3 – was cloned and characterized in 2006. nSMase3 bears little sequence similarity to either nSMase1 or nSMase2. However, there appears to be a high degree of evolutionary conservation from lower to higher organisms, suggesting that it may comprise a unique and distinct N SMase. The high expression of nSMase3 in heart and skeletal muscle also suggests potential roles in heart function.
Белсенді сайт
Listeria ivanovii және Bacillus cereus нейтралды сфингомиелиназасының кристалл құрылымын анықтау олардың ферменттік орнын толық түсінуге мүмкіндік берді. B. cereus SMазасының белсенді орны Asn 16, Glu 53, Asp 195, Asn 197 және His 296 қалдықтарын қамтиды. Олардың ішінде Glu 53, Asp 195 және His 296 қалдықтары белсенділік үшін маңызды болып табылады. Металл иондары белсенді орынға байланған кезде SMазаның салыстырмалы каталитикалық белсенділігі Co2+, Mn2+, Mg2+, Ca2+ және Sr2+ еківалентті металл иондары үшін зерттелді. Осы бес металл ионының белсенді нүктесіне байланған Co2+, Mn2+ және Mg2+ Смазаның жоғары каталитикалық белсенділігін тудырады. Белсенді орынға байланған Ca2+ және Sr2+ SMазаның каталитикалық белсенділігі әлдеқайда төмен. Бір Mg2+ ионы немесе екі Co2+ ионы белсенді орынға байласа, екі рет гекса-координациялық геометрия екі октаэдрлі бипирамидалар Co2+ және бір октаэдрлі бипирамида Mg2+ үшін пайда болады. Бір Ca2+ ионы белсенді орынға байланғанда, гепта-координаттық геометрия пайда болады. Сондықтан металл иондарының каталитикалық белсенділігінің айырмашылығы геометриялық айырмашылықтарға байланысты деп болжанады. Co2+ және Mg2+ арасында SMаза екі Co2+ ионының SMазаға байлануы кезінде жақсы реактивтілікке ие; бұл Co2+ иондары байланған кезде Glu 53 және His 296 әрқайсысы бір қос катентті металл катионды байлайды. Бұл катиондар су молекулаларымен қоршалған және Льюис қышқылдары ретінде жұмыс істейді.
The solving of the crystal structure of the neutral sphingomyelinase from Listeria ivanovii and Bacillus cereus has allowed a fuller understanding of their enzymatic site. The active site of the B. cereus SMase comprises the residues Asn 16, Glu 53, Asp 195, Asn 197, and His 296. Of these, the residues Glu 53, Asp 195, and His 296 are known to be essential for activity. The relative catalytic activities of SMase when metal ions are bound to the active site have been studied for divalent metal ions Co2+, Mn2+, Mg2+, Ca2+, and Sr2+. Of these five metal ions, Co2+, Mn2+, and Mg2+ bound to the active site result in high catalytic activity of SMase. Ca2+ and Sr2+ bound to the active site exhibit much lower catalytic activity of SMase. When one Mg2+ ion or two Co2+ ions bind to the active site, double hexa coordinated geometry results with two octahedral bi pyramids for Co2+ and one octahedral bi pyramid for Mg2+. When one Ca2+ ion binds to the active site, a hepta coordinated geometry results. Therefore, the difference in catalytic activity for metal ions is predicted to be due to geometrical differences. Of Co2+ and Mg2+, SMase has better reactivity when two Co2+ ions are bound to SMase; when these Co2+ ions are bound, Glu 53 and His 296 each bind one divalent metal cation. These cations are surrounded by bridged water molecules and function as Lewis acids.