Butirat-kinaza
Butirat-kinaza (EC 2.7.2.7) – u enzimologiji – je enzim koji katalizira hemijsku reakciju
| Butirat-kinaza | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 } | |||||||||
| Identifikatori | |||||||||
| EC broj | 2.7.2.7 | ||||||||
| CAS broj | 37278-14-1 | ||||||||
| Baze podataka | |||||||||
| IntEnz | IntEnz pregled | ||||||||
| BRENDA | BRENDA unos | ||||||||
| ExPASy | NiceZyme pregled | ||||||||
| KEGG | KEGG unos | ||||||||
| MetaCyc | metabolički put | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| PDB strukture | RCSB PDB PDBj PDBe PDBsum | ||||||||
| Ontologija gena | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
- ADP + butiril-fosfat ATP + butirat
Prema tome, dvije podloge ovog enzima su ADP i butiril-fosfat, a njegova dva proizvoda su ATP i butirat. Ovaj enzim pripada porodici od transferaza , posebno za prenošenje onih koji sadrže grupe fosfora (fosfotransferaza) sa karboksi-grupom kao akceptorom.
Sistematsko ime ove enzimske klase je ATP: butanoat 1-fosfotransferaza. Ovaj enzim sudjeluje u metabolizmu butirata.
Butirat-kinaza se transkribira sa gena buk,[1][2] koji je dio ASHKA natporodice.[3][4]
Enzimski mehanizam
uredi
- ADP + butiril-fosfat ATP + butirat
Reakcija iznad je nukleofilna supstitucija. Elektronski par iz kisika na ADP napada fosfor na butiril-fosfatu, cijepajući vezu između fosfora i kisika za stvaranje ATP i butirata. Gore je prikazan mehanizam strelica-guranje. Ova eakcija, pod određenim uvjetima fermentacije, može se javiti i u obrnutom smjeru, kao što je prikazano ispod:[5][6]
- ATP + butirat ADP + butiril-fosfat.
Studije strukture
urediOd 2015. godine, za ovu klasu enzima su riješene dvije tercijarne strukture, sa PDB pristupnim kodovima 1SAZ 1SAZ i {{PDB link | 1X9J} }. Sprovedena studija pokazuje da je 1SAZ uključen u 2012. godini, zbog činjenice da su se podaci koristili bez dozvole jedinog ovlaštenika.[7]
Istraživači studije koja je rezultirala hipotezom o kristalizaciji 1X9J, po kojoj je enzim bio oktomer, formiran od dimera.[3] Kristalizirani oblik ima radijus od 7,5 nm koji odgovara molekulskoj težini od 380 kDa. Budući da je monomer buk2 oko 43 kDa, smatralo se da je sam enzim bilo oktomer ili nonamer. Pretpostavili su da je enzim bio oktomer, jer većina proteina ASHKA natporodice su u obliku dimera.
Biološka funkcija
urediButirat-kinaza je sktivna u ljudskom debelom crijevu.[1] Za formiranje butirata, kombiniraju se dvije molekule acetil-CoA i reduciraju do proiizvodnje butiril-CoA. Butiril CoA se tada pretvara u butirat putem dvije reakcije. Prva pretvara butiril-CoA do butiril-fossata, pomoću ensima fosfotransbutirilaza.[2] Butyryl-phosphate is then converted into butyrate by using butyrate kinase and in the process, releases ATP.[8][9]
Butirat ima značajnu ulogu unutar ćelija, gdje izaziva njihovo umnožavanje (ćelijska proliferacija), diferencijaciju i apoptozu.[10][11] Zbog značajne uloge koju butirat ispoljava unutar ćelija, neophodno je da butirat-kinaza funkcionira ispravno, što se može učiniti kroz regulaciju enzima. Jedna studija je prethodno utvrdila da butirat-kinaza nije regulirana njenim krajnjim proizvodom ili drugom kiselinom, kao što je acetatna kiselina,[12] ali je neophodno više studija da bi se dalje rasvijetlila regulacija butirat-kinaze.
Medicinske implikacije
urediKao što je navedeno u prethodnom odjeljku, butirat ima više ćelijskih funkcija. Zbog svoje povezanosti sa ovim funkcijama, postoji hipoteza da butirat može djelovati kao agens za zaštitu protiv raka debelog crijeva i raznih upalnih bolesti crijeva.[8][10][11][13] Butirat ima ključnu ulogu u raku debelog crijeva, uključujući svoju ulogu u vezi sa ćelijskom proliferacijom i apoptozom, ovisno o stanju i uvjetima ćelije. Butirat ima antiupalne efekte za smanjenje mogućnosti upala kolona, kao što je ulcerozni kolitis. Jedna studija posebno je identificirala faktor transkripcije NF-kB kao meta butirata za smanjenje broja pro-upalnih citokina.[8]
Reference
uredi- ^ a b Louis, P; Duncan, SH; McCrae, SI; Millar, J; Jackson, MS; Flint, HJ (2004). "Restricted distribution of the butyrate kinase pathway among butyrate-producing bacteria from the human colon". Journal of Bacteriology. 186 (7): 2099–106. doi:10.1128/jb.186.7.2099-2106.2004. PMID 15028695.
- ^ a b Walter, KA; Nair, RV; Cary, JW; Bennet, GN; Papoutsakis, ET (1990). "Sequence and arrangement of two genes of the butyrate-synthesis pathway of Clostridium acetobutylicum ATCC 824". Gene. 134 (1): 107–11. doi:10.1016/0378-1119(93)90182-3. PMID 8244020.
- ^ a b Diao, J; Cooper, DR; Sanders, DA; Hasson, MS (juni 2003). "Crystallization of butyrate kinase 2 from Thermotoga maritima mediated by vapor diffusion of acetic acid". Acta Crystallographica Section D. 59 (6): 1100–2. doi:10.1107/s0907444903007832. PMID 12777787.
- ^ Hadžiselimović R., Pojskić N. (2005). Uvod u humanu imunogenetiku. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo. ISBN 9958-9344-3-4.
- ^ Wiesenborn, DP; Rudolph, FB; Papoutsakis, ET (februar 1989). "Phosphotransbutyrylase from Clostridium acetobutylicum ATCC 824 and its role in acidogenesis". Applied and Environmental Microbiology. 55 (2): 317–322. PMC 184108. PMID 2719475.
- ^ Rogers, P (1986). "Genetics and biochemistry of Clostridium relevant to development of fermentation processes". Advanced Application of Microbiology. 31: 1–60. doi:10.1016/s0065-2164(08)70438-6.
- ^ Diao, Jiasheng; Hasson, Miriam S. (juni 2012). "Crystal Structure of Butyrate Kinase 2 from Thermotoga maritima, a Member of the ASKHA Superfamily of Phosphotransferases". Journal of Bacteriology. 194 (11): 3033. doi:10.1128/jb.00549-12. PMID 22582386.
- ^ a b c Pryde, SE; Duncan, SH; Hold, GL; Stewart, CS; Flint, HJ (decembar 2002). "The microbiology of butyrate formation in the human colon". FEMS Microbiology Letters. 217 (2): 133–9. doi:10.1016/s0378-1097(02)01106-0. PMID 12480096.
- ^ Bennett, George; Rudolph, Frederick (1995). "The central metabolic pathway from acetyl-CoA to butyryl-CoA in Clostridium acetobutylicum". FEMS Microbiology Reviews. 17 (3): 241–249. doi:10.1016/0168-6445(95)00011-Z.
- ^ a b Wächtershäuser, A; Stein, J (august 2000). "Rationale for the luminal provision of butyrate in intestinal diseases". European Journal of Nutrition. 39 (4): 164–71. doi:10.1007/s003940070020. PMID 11079736.
- ^ a b Sengupta, S; Muir, JG; Gibson, PR (januar 2006). "Does butyrate protect from colorectal cancer?". Journal of Gastroenterology and Hepatology. 21 (1): 209–18. doi:10.1111/j.1440-1746.2006.04213.x. PMID 16460475.
- ^ Ballongue, Jean; Amine, Jamel; Gay, Peptitdemange; Gay, Robert (juli 1986). "Regulation of acetate kinase and butyrate kinase by acids in Clostridium acetobutylicum". FEMS Microbiology Letters. 35 (2–3): 295–301. doi:10.1111/j.1574-6968.1986.tb01546.x.
- ^ Seqain, JP; Raingeard de la Blétière, D; Bourreille, A; Leray, V; Gervois, N; Rosales, C; Ferrier, L; Bonnet, C; Blottière, HM; Galmiche, JP (septembar 2000). "Butyrate inhibits inflammatory responses through NFkappaB inhibition: implications for Crohn's disease". Gut. 47 (3): 397–403. doi:10.1136/gut.47.3.397. PMID 10940278.
Dopunska literatura
uredi- Hartmanis MG (1987). "Butyrate kinase from Clostridium acetobutylicum". J. Biol. Chem. 262 (2): 617–21. PMID 3027059.
- Twarog R; Wolfe RS (1962). "Enzymatic phosphorylation of butyrate". J. Biol. Chem. 237: 2474–2477. PMID 13923331.
Vanjski linkovi
uredi