Введение
Молибдоптерины - это класс кофакторов, содержащихся в большинстве содержащих молибден и во всех содержащих вольфрам ферментах. Синонимы молибдоптерина: МПТ и пираноптерин дитиолат. Номенклатура этой биомолекулы может вводить в заблуждение: сам молибдоптерин не содержит молибдена; скорее, это название лиганда (птирина), который свяжет активный металл. После того, как молибдоптерин в конечном итоге комплексуется с молибденом, полный лиганд обычно называется кофактором молибдена. Молибдоптерин состоит из пираноптирина, сложного гетероцикла, содержащего пиран, слитый с кольцом птерина. Кроме того, в пиранском кольце имеются два тиолата, которые служат лигандами в молибдо и вольфрамовых ферментах. В некоторых случаях алкилофосфатная группа заменяется алкилодифосфатным нуклеотидом. Ферменты, содержащие кофактор молибдоптерина, включают ксантин-оксидазу, DMSO-редуктазу, сульфитоксидазу и нитраторедуктазу. Единственными содержащими молибден ферментами, не содержащими молибдоптиров, являются нитрогеназы (ферменты, фиксирующие азот). Они содержат железосерный центр совершенно другого типа, который также содержит молибден.
Биосинтез
В отличие от многих других кофакторов, молибденовый кофактор (Moco) не может быть принят в качестве питательного вещества. Таким образом, кофактор требует биосинтеза de novo. Биосинтез кофактора молибдена происходит в четыре этапа: i) радикал-посредничаемая циклизация нуклеотида, гуанозинтрифосфата (GTP), в (8S) - 3',8'-цикло-7,8'-дигидрогуанозин 5'-трифосфат (3',8'-cH2GTP), ii) образование циклического пираноптиромонофосфата (cPMP) из 3',8'-cH2GTP, iii) преобразование cPMP в молибдоптирин (MPT), iv) введение молибдата в MPT в форме Moco. Этот промежуточный пираноптерин затем превращается в молибдоптерин с помощью трех дополнительных ферментов. При этом преобразовании образуется энедитиолат, хотя заместители серы остаются неизвестными. Сера передается из цистеинилперсульфида способом, напоминающим биосинтез железосернистых белков. Монофосфат аденилируется (соединяется с ADP) в шаге, который активирует кофактор для связывания Mo или W. Эти металлы импортируются в виде их оксианионов, молибдата и вольфрама. В некоторых ферментах, таких как ксантиноксидаза, металл связывается с одним молибдоптиром, в то время как в других ферментах, например, DMSO редуктазе, металл связывается с двумя кофакторами молибдоптира. Модели активных участков ферментов, содержащих молибдоптерин, основаны на классе лигандов, известных как дитиолены.
Производные вольфрама
Некоторые бактериальные оксидоредуктазы используют вольфрам таким же образом, как молибден, используя его в комплексе вольфрамового птерина с молибдоптиром. Таким образом, молибдоптерин может комплексоваться с молибденом или вольфрамом. Вольфрам, использующий ферменты, обычно превращает свободные карбоновые кислоты в альдегиды. Первый вольфрам, требующий фермента, также требует селена (хотя точная форма неизвестна). В этом случае пара селена вольфрама, как предполагается, функционирует аналогично паре серы молибдена некоторых кофакторов молибдена, требующих ферментов. Хотя вольфрам, содержащий ксантиновую дегидрогеназу из бактерий, содержит вольфрам-молибдоптерин, а также не связанный с белком селен (это исключает возможность наличия селена в форме селеноцистеина или селенометионина), комплекс вольфрам-селенмолибдоптерина окончательно не был описан.
Ферменты, использующие молибдоптерин
Ниже приведены ферменты, использующие молибдоптерин в качестве кофактора или протезной группы. Молибдоптерин является кофактором ксантинооксидазы, DMSO редуктазы, сульфитооксидазы, нитраторедуктазы, этилбензодегидрогеназы, глицеральдегид-3 фосфат ферредоксинооксидоредуктазы, респираторной арсенаторедуктазы, углекислового дегидрогеназы, альдегидооксидазы. Протетическая группа: формат-дегидрогеназа, пурин-гидроксилаза, тиосульфатредуктаза.
Cofactor of: xanthine oxidase, DMSO reductase, sulfite oxidase, nitrate reductase, ethylbenzene dehydrogenase, glyceraldehyde 3 phosphate ferredoxin oxidoreductase, respiratory arsenate reductase, carbon monoxide dehydrogenase, aldehyde oxidase. Prosthetic group of: formate dehydrogenase, purine hydroxylase, thiosulfate reductase.