Гомосерин: биосинтез, свойства и роль в метаболизме аминокислот.
Homoserine
Гомосерин: нетипичная аминокислота, промежуточное вещество в синтезе метионина, треонина и изолейцина. Химическая формула, свойства и значение для биохимии.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Гомосерин (также называемый изотреонином) — α-аминокислота с химической формулой HO₂CCH(NH₂)CH₂CH₂OH. L-Гомосерин не входит в число обычных аминокислот, кодируемых ДНК. Он отличается от протеиногенной аминокислоты серина вставкой дополнительной CH₂-группы в основной скелет. Гомосерин, или его лактонная форма, является продуктом расщепления пептида цианогенбромидом при деградации метионина. Гомосерин является промежуточным продуктом в биосинтезе трех незаменимых аминокислот: метионина, треонина (изомер гомосерина) и изолейцина. Его полный биосинтетический путь включает гликолиз, цикл трикарбоновых кислот (TCA) или цикл лимонной кислоты (цикл Кребса) и аспартатный метаболический путь. Он образуется в результате двух восстановлений аспартата через аспартат-семиальдегид. В частности, фермент гомосериндегидрогеназа, в сочетании с NADPH, катализирует обратимую реакцию, которая взаимопревращает L-аспартат-4-семиальдегид в L-гомосерин. Затем два других фермента, гомосеринкиназа и гомосерин-O-сукцинилтрансфераза, используют гомосерин в качестве субстрата и производят соответственно фосфогомосерин и O-сукцинилгомосерин.
Homoserine (also called isothreonine) is an α amino acid with the chemical formula HO2CCH(NH2)CH2CH2OH. L Homoserine is not one of the common amino acids encoded by DNA. It differs from the proteinogenic amino acid serine by insertion of an additional CH2 unit into the backbone. Homoserine, or its lactone form, is the product of a cyanogen bromide cleavage of a peptide by degradation of methionine. Homoserine is an intermediate in the biosynthesis of three essential amino acids: methionine, threonine (an isomer of homoserine), and isoleucine. Its complete biosynthetic pathway includes glycolysis, the tricarboxylic acid (TCA) or citric acid cycle (Krebs cycle), and the aspartate metabolic pathway. It forms by two reductions of aspartic acid via the intermediacy of aspartate semialdehyde. Specifically, the enzyme homoserine dehydrogenase, in association with NADPH, catalyzes a reversible reaction that interconverts L aspartate 4 semialdehyde to L homoserine. Then, two other enzymes, homoserine kinase and homoserine O succinyltransferase use homoserine as a substrate and produce phosphohomoserine and O succinyl homoserine respectively.
Приложения
Коммерчески гомосерин может служить предшественником в синтезе изобутанола и 1,4-бутандиола. Очищенный гомосерин используется в исследованиях структуры ферментов. Также гомосерин играл важную роль в исследованиях, направленных на выяснение механизмов синтеза пептидов и синтеза протеогликановых гликопептидов. Бактериальные клеточные линии способны производить значительное количество этой аминокислоты. L-гомосерин является субстратом для гомосеринкиназы, в результате чего образуется фосфогомосерин (гомосеринфосфат), который затем преобразуется треонинсинтазой в L-треонин. Гомосерин превращается в O-сукцинилгомосерин гомосерин-O-сукцинилтрансферазой, являясь предшественником L-метионина. Гомосерин аллостерически ингибирует аспартаткиназу и глутаматдегидрогеназу. Глютаматдегидрогеназа обратимо преобразует глутамат в α-кетоглутарат, который в свою очередь, через цикл Кребса, превращается в оксалоацетат. Треонин также выступает в качестве аллостерического ингибитора аспартаткиназы и гомосериндегидрогеназы, но является конкурентным ингибитором гомосеринкиназы.
Commercially, homoserine can serve as precursor to the synthesis of isobutanol and 1,4 butanediol. Purified homoserine is used in enzyme structural studies. Also, homoserine has played important roles in studies to elucidate peptide synthesis and synthesis of proteoglycan glycopeptides. Bacterial cell lines can make copious amounts of this amino acid. L Homoserine is substrate for homoserine kinase, yielding phosphohomoserine (homoserine phosphate), which is converted to by threonine synthase to yield L threonine. Homoserine is converted to O succinyl homoserine by homoserine O succinyltransferase, a precursor to L methionine. Homoserine allosterically inhibits aspartate kinase and glutamate dehydrogenase. Glutamate dehydrogenase reversibly converts glutamate to α ketoglutarate and α ketoglutarate coverts to oxaloacetate through the citric cycle. Threonine acts as another allosteric inhibitor of aspartate kinase and homoserine dehydrogenase, but it is a competitive inhibitor of homoserine kinase.