Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Класс ферментов
Фермент, образующий ацетальдегид
Class of enzymes
the enzyme that forms acetaldehyde
Пируватдекарбоксилаза – это фермент, катализирующий декарбоксилирование пирувиновой кислоты до ацетальдегида. Он также известен как 2-оксокислотная карбоксилаза, альфа-кетокислотная карбоксилаза и пирувиковая декарбоксилаза. В анаэробных условиях этот фермент участвует в процессе ферментации, происходящем в дрожжах, особенно рода Saccharomyces, для производства этанола посредством ферментации. Он также присутствует в некоторых видах рыб (включая золотую рыбку и карпа), где позволяет рыбам осуществлять этаноловую ферментацию (наряду с молочнокислой ферментацией) при недостатке кислорода. Пируватдекарбоксилаза запускает этот процесс, превращая пируват в ацетальдегид и углекислый газ. Пируватдекарбоксилаза зависит от кофакторов тиаминпирофосфата (TPP) и магния. Этот фермент не следует путать с неродственным ферментом пируватдегидрогеназой, оксидоредуктазой, которая катализирует окислительное декарбоксилирование пирувата до ацетил-КоА.
Pyruvate decarboxylase is an enzyme that catalyses the decarboxylation of pyruvic acid to acetaldehyde. It is also called 2 oxo acid carboxylase, alpha ketoacid carboxylase, and pyruvic decarboxylase. In anaerobic conditions, this enzyme participates in the fermentation process that occurs in yeast, especially of the genus Saccharomyces, to produce ethanol by fermentation. It is also present in some species of fish (including goldfish and carp) where it permits the fish to perform ethanol fermentation (along with lactic acid fermentation) when oxygen is scarce. Pyruvate decarboxylase starts this process by converting pyruvate into acetaldehyde and carbon dioxide. Pyruvate decarboxylase depends on cofactors thiamine pyrophosphate (TPP) and magnesium. This enzyme should not be mistaken for the unrelated enzyme pyruvate dehydrogenase, an oxidoreductase , that catalyzes the oxidative decarboxylation of pyruvate to acetyl CoA.
Структура
Пируватдекарбоксилаза существует в виде димера димеров с двумя активными центрами, общими для мономеров каждого димера. Фермент содержит β-α-β структуру, формирующую параллельные β-листы. Каждый димер состоит из 563 аминокислотных остатков; фермент проявляет сильное межмономерное взаимодействие, однако димеры слабо взаимодействуют, образуя рыхлый тетрамер. Липофильные остатки Ile 476, Ile 480 и Pro 26 способствуют неполярности области вокруг Glu 477. Единственным другим отрицательно заряженным остатком, помимо кофермента TPP, является Asp 28, который также способствует увеличению pKa Glu 477. Таким образом, окружающая среда фермента должна обеспечивать протонирование γ-карбоксильной группы Glu 477 при pH около 6. Конформационное изменение включает 1,2-нуклеофильное присоединение. Эта реакция, образование тиокеталя, превращает фермент из неактивного в активное состояние. Ингибирование происходит при помощи класса ингибиторов/аналогов субстрата XC6H4CH=CHCOCOOH, а также продукта декарбоксилирования таких соединений, как циннамальдегиды. Другими потенциальными нуклеофильными центрами для ингибитора являются Cys 152, Asp 28, His 114, His 115 и Gln 477.
Pyruvate decarboxylase occurs as a dimer of dimers with two active sites shared between the monomers of each dimer. The enzyme contains a beta alpha beta structure, yielding parallel beta sheets. It contains 563 residue subunits in each dimer; the enzyme has strong intermonomer attractions, but the dimers loosely interact to form a loose tetramer. The lipophilic residues Ile 476, Ile 480 and Pro 26 contribute to the nonpolarity of the area around Glu 477. The only other negatively charged residue apart from TPP coenzyme is the Asp 28, which also aids in increasing the pKa of Glu 477. Thus, the environment of the enzyme must allow for the protonation of the gamma carboxyl group of Glu 477 to be around pH 6. The conformational change involves a 1,2 nucleophilic addition. This reaction, the formation of a thioketal, transforms the enzyme from its inactive to active state. Inhibition of the site is done by a XC6H4CH=CHCOCOOH class of inhibitors/substrate analogues, as well as by the product of decarboxylation from such compounds as cinnamaldehydes. Other potential nucleophilic sites for the inhibitor include Cys 152, Asp 28, His 114, His 115, and Gln 477.
Дрожжи
В дрожжах пируватдекарбоксилаза действует независимо в ходе анаэробного брожения и высвобождает двух углеродный фрагмент в виде ацетальдегида и углекислого газа. Пируватдекарбоксилаза обеспечивает удаление CO2, который клетка выделяет. Этот фермент также способствует образованию этанола, используемого в качестве антибиотика для подавления конкурирующих организмов. Фермент необходим для декарбоксилирования альфа-кетокислот, поскольку в переходном состоянии на карбонильном атоме углерода накапливается отрицательный заряд; следовательно, фермент создает подходящую среду для взаимодействия TPP и альфа-кетокислоты (пирувата).
In yeast, pyruvate decarboxylase acts independently during anaerobic fermentation and releases the 2 carbon fragment as acetaldehyde plus carbon dioxide. Pyruvate decarboxylase creates the means of CO2 elimination, which the cell dispels. The enzyme is also means to create ethanol, which is used as an antibiotic to eliminate competing organisms. The enzyme is necessary to help the decarboxylation of alpha keto acids because there is a build up of negative charge that occurs on the carbonyl carbon atom in the transition state; therefore, the enzyme provides the suitable environment for TPP and the alpha keto acid (pyruvate) to meet.