EG-Nr. | EG |
---|---|
CAS-Nummer |
IUBMB | IUBMB-Eintrag |
---|---|
IntEnz | IntEnz-Ansicht |
BRENDA | BRENDA Eingang |
KEGG | KEGG-Eingang |
MetaCyc | Stoffwechselweg |
PRIAM | Profil |
PDB | Strukturen |
GEHEN | AmiGO / EGO |
Die Pyruvatphosphat-Dikinase ist eine Phosphotransferase , die die Reaktion katalysiert :
ATP + Pyruvat + P i AMP + Phosphoenolpyruvat + PP i .Dieses Enzym wurde hauptsächlich in Pflanzen sowie in bestimmten Bakterien untersucht .
Das gebildete Phosphoenolpyruvat ist ein Substrat der Phosphoenolpyruvatcarboxylase, das die Bindung von Kohlendioxid CO 2 ermöglichtals Bicarbonat - Ionen HCO 3 -als Teil der Fixierung von Kohlenstoff in C 4.
Die aktive Form der Pyruvatphosphat-Dikinase ist ein Homotetramer von ungefähr 95 kDa .
Das Enzym hat zwei Reaktionszentren im Abstand von etwa 4,5 nm , an die unterschiedliche Substrate binden. Die Bindungsstelle Nukleotid ( ATP ) ist die nächste N -terminale , die 240 weist Reste von Aminosäuren der Bindungsstellen für ATP und ein charakteristisches Muster. Die Pyruvat- und Phosphoenolpyruvat- Bindungsstelle befindet sich auf der C- terminalen Seite , bestehend aus 340 Aminosäureresten und einer Faltung in α-Helices und β-Barrel . Es hat auch eine zentrale Domäne, die den Rest von His-455 enthält , der eine zentrale Rolle bei der Katalyse der enzymatischen Reaktion spielt. Es ist tatsächlich dieser Rest, der die Rolle des Akzeptors und Donors der Phosphorylgruppe spielt. Die Struktur des Enzyms legt nahe, dass sich der His-455-Arm dreht, um die Phosphorylgruppe von einem Reaktionszentrum zum anderen zu transportieren. Die zentrale Domäne dreht mindestens 92 ° und übersetzt 50 & mgr; m während dieser Bewegung.
Studien haben gezeigt, dass die Bindungsmechanismen der Pyruvatphosphat-Dikinase denen der D- Alanin- D- Alanin-Ligase (en) und der Pyruvat-Kinase ähnlich sind . Insbesondere ist Pyruvatphosphat-Dikinase der Pyruvatkinase sehr ähnlich, die auch die Umwandlung von Phosphoenolpyruvat zu Pyruvat katalysiert, ohne jedoch ein Enzym-Phosphat-Zwischenprodukt zu durchlaufen. Obwohl diese beiden Enzyme unterschiedliche Sequenzen aufweisen , bleiben in den beiden Enzymen Schlüsselreste der Katalyse erhalten. Punktmutation Experimente haben gezeigt , dass Reste von Arg-561 , Arg-617 , Glu-745 , Asn-768 und Cys-831 unter diesen konservierten Resten sind.
Der Reaktionsmechanismus beinhaltet drei reversible Reaktionen:
Die Reaktion ähnelt der durch Pyruvatkinase katalysierten , die jedoch eine irreversible Reaktion in die andere Richtung katalysiert.
Die Pyruvatphosphat-Dikinase ist am Stoffwechselweg der Kohlenstofffixierung C 4 beteiligtdurch Verbesserung der Effizienz der Kohlendioxid- Fixierung CO 2. Dies kann durch eine Reihe von Reaktionen erreicht werden, die CO 2 transportieren.von Zellen des Mesophylls (außerhalb der Blätter ) zu den perivaskulären Gängen der Zellen, die sich innerhalb befinden. Dieses Enzym wandelt Pyruvat in Phosphoenolpyruvat um , das mit CO 2 reagiertOxalacetat zu produzieren . Wenn CO 2 In den Zellen der perivaskulären Hüllen wird Pyruvat regeneriert und der Zyklus beginnt von vorne.
Obwohl die durch Pyruvatphosphatdikinase katalysierte Reaktion reversibel ist, ist es die Bildung von Phosphoenolpyruvat, die unter biologischen Bedingungen begünstigt wird. Dies ist auf den basischen pH-Wert im Stroma der Chloroplasten zurückzuführen , in dem die Reaktion stattfindet, sowie auf die starke Anwesenheit von Adenylatkinase und Pyrophosphatase (en) . Sofern diese beiden Enzyme exergonische Reaktionen mit AMP bzw. Pyrophosphat katalysieren, lenken sie die durch Pyruvatphosphatdikinase katalysierten Reaktionen auf PEP. Pyruvatphosphat-Dikinase verbraucht jedoch ATP und verursacht Pflanzen in C 4 sind in schwach beleuchteten Umgebungen benachteiligt, weil dann die Photosynthese nicht genug ATP produziert.
Pyruvatphosphat-Dikinase ist ein Enzym, das in den Blättern von C 4 -Pflanzen sehr häufig vorkommt, wo sie bis zu 10% des gesamten Proteins ausmachen können. Hybridisierungsexperimente haben gezeigt, dass die genetischen Unterschiede zwischen den genetischen Unterschieden zwischen Enzymen unterschiedlicher Herkunft mit dem überwiegenden Grad der Kohlenstofffixierung an C 4 korrelierenin Bezug auf die Fixierung von Kohlenstoff in C 3.
Pyruvatphosphat-Dikinase ist in C 3 -Pflanzen in geringen Mengen vorhandenund die Geschichte der Evolution legt nahe, dass es möglicherweise eine Rolle bei der Glykolyse gespielt hat, bevor es sich schließlich durch Spezialisierung auf die Kohlenstoffbindung an C 4 entwickelte.
Die Pyruvatphosphat-Dikinase wird durch das regulatorische Protein der Pyruvatphosphat- Dikinase (en) ( CLPR ) reguliert . Bei starker Beleuchtung dephosphoryliert dieses Protein den Rest von Thr-456 der Pyruvatphosphat-Dikinase, wodurch das Enzym aktiviert wird. es inaktiviert es durch Phosphorylierung an demselben Rückstand aus anorganischem Pyrophosphat . PDRP ist insofern ein besonderes regulatorisches Protein, als es sowohl die Aktivierung als auch die Inaktivierung von PPDK durch zwei verschiedene Mechanismen katalysiert.