Flavoprotein
Flavoproteini su proteini koji sadrže nukleinskokiselinski derivat riboflavin.
| Flavoprotein | |
|---|---|
 FMN vezujući protein atal-3 | |
| Identifikatori | |
| Simbol | Flavoprotein |
Flavoproteini su uključeni u široku lepezu bioloških procesa, uključujući uklanjanje radikala koji doprinose oksidativnom stresu, fotosintezi i popravku DNK. Flavoproteini su neke od najviše proučavanih porodica enzima.
Flavoproteini imaju ili FMN ili FAD (flavin adenin-dinukleotid) kao prostetsku grupu ili kao kofaktor. Flavin je općenito čvrsto vezan (kao u adrenodoksin-reduktazi, gdje je FAD duboko ugrađen).[1] Oko 5-10% flavoproteina ima kovalentno vezan FAD.[2] Na osnovu dostupnih strukturnih podataka, FAD-vezuća mjesta mogu se podijeliti u više od 200 različitih tipova.[3]
U ljudskom genomu kodirano je 90 flavoproteina; oko 84% zahtijeva FAD, a oko 16% FMN, dok pet proteina zahtijeva oba.[4] Flavoproteini se uglavnom nalaze u mitohondrijama.[4] Od svih flavoproteina, 90% vrši redoks reakcije, a ostalih 10% su transferaze, lijaze, izomeraze ili ligaze.[5]
Otkriće
urediFlavoproteini se prvi put spominju 1879. godine, kada su izolovani kao svijetložuti pigment iz kravljeg mlijeka. U početku su se nazivali "laktohrom". Do ranih 1930-ih, ovaj isti pigment je izolovan iz niza izvora i prepoznat kao komponenta vitamina B kompleksa. Njegova struktura je određena i objavljena 1935. godine i dobila ime riboflavin, izvedeno iz bočnog lanca ribitila i žute boje konjugovanog sistema prstenova.[6]
Prvi dokaz o potrebi flavina kao enzimskog kofaktora došao je 1935. Hugo Theorell i saradnici su pokazali da je kvasac jarko žute boje protein, koji je ranije identificiran kao neophodan za ćelijsko disanje, može se podijeliti na apoprotein i svijetložuti pigment. Ni apoprotein ni pigment sami po sebi nisu mogli katalizirati oksidaciju NADH, ali je miješanje njih dva povratila aktivnost enzima. Međutim, zamjena izolovanog pigmenta riboflavinom nije obnovila aktivnost enzima, uprkos tome što se oni ne mogu razlikovati pod spektroskopom. To je dovelo do otkrića da proučavani protein ne zahtijeva riboflavin već flavin-mononukleotid da bude katalitski aktivan.[6][7]
Slični eksperimenti sa D-aminokiselinskom oksidazom[8] doveli su do identifikacije flavin adenin-dinukleotida (FAD) kao drugog oblika flavina koji koriste enzimi.[9]
Primjeri
urediPorodica flavoproteina sadrži širok spektar enzima, uključujući:
- Adrenodoksin-reduktaza koja je uključena u sintezu steroidnih hormona kod kičmenjaka i ima sveprisutnu distribuciju u metazoama i prokariotima.[1]
- 'Reduktaza citokroma P450' koja je redoks partner proteina citokroma P450 koji se nalaze u endoplazmatskom retikulumu.[10][11]
- Epiderminski biosintetski protein, EpiD, za koji se pokazalo da je flavoprotein koji vezuje FMN. Ovaj enzim katalizuje uklanjanje dva redukujuća ekvivalenta iz cisteinska ostatka C-terminalnog mezo-lantioninskog epidermina da formiraju --C==C-- dvostruku vezu.[12]
- B-lanac dipikolinatne sintaze, enzima koji katalizira stvaranje dipikolinske kiseline iz dihidroksidipikolinske kiseline.[13]
- Dekarboksilaza fenilakrilne kiseline EC 4.1.1. i enzim koji daje otpornost na cimetnu kiselinu u kvascima.[14]
Također pogledajte
urediReference
uredi- ^ a b Hanukoglu I (2017). "Conservation of the Enzyme-Coenzyme Interfaces in FAD and NADP Binding Adrenodoxin Reductase-A Ubiquitous Enzyme". Journal of Molecular Evolution. 85 (5): 205–218. Bibcode:2017JMolE..85..205H. doi:10.1007/s00239-017-9821-9. PMID 29177972. S2CID 7120148.
- ^ Abbas, Charles A.; Sibirny, Andriy A. (2011-06-01). "Genetic Control of Biosynthesis and Transport of Riboflavin and Flavin Nucleotides and Construction of Robust Biotechnological Producers". Microbiology and Molecular Biology Reviews (jezik: engleski). 75 (2): 321–360. doi:10.1128/MMBR.00030-10. ISSN 1092-2172. PMC 3122625. PMID 21646432.
- ^ Garma, Leonardo D.; Medina, Milagros; Juffer, André H. (2016-11-01). "Structure-based classification of FAD binding sites: A comparative study of structural alignment tools". Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics (jezik: engleski). 84 (11): 1728–1747. doi:10.1002/prot.25158. ISSN 1097-0134. PMID 27580869. S2CID 26066208.
- ^ a b Lienhart, Wolf-Dieter; Gudipati, Venugopal; Macheroux, Peter (2013-07-15). "The human flavoproteome". Archives of Biochemistry and Biophysics. 535 (2): 150–162. doi:10.1016/j.abb.2013.02.015. PMC 3684772. PMID 23500531.
- ^ Macheroux, Peter; Kappes, Barbara; Ealick, Steven E. (2011-08-01). "Flavogenomics – a genomic and structural view of flavin-dependent proteins". FEBS Journal (jezik: engleski). 278 (15): 2625–2634. doi:10.1111/j.1742-4658.2011.08202.x. ISSN 1742-4658. PMID 21635694. S2CID 22220250.
- ^ a b Massey, V (2000). "The chemical and biological versatility of riboflavin". Biochemical Society Transactions. 28 (4): 283–96. doi:10.1042/0300-5127:0280283. PMID 10961912.
- ^ Theorell, H. (1935). "Preparation in pure state of the effect group of yellow enzymes". Biochemische Zeitschrift. 275: 344–46.
- ^ Warburg, O.; Christian, W. (1938). "Isolation of the prosthetic group of the amino acid oxydase". Biochemische Zeitschrift. 298: 150–68.
- ^ Christie, S. M. H.; Kenner, G. W.; Todd, A. R. (1954). "Nucleotides. Part XXV. A synthesis of flavin?adenine dinucleotide". Journal of the Chemical Society: 46–52. doi:10.1039/JR9540000046.
- ^ "NADPH P450 oxidoreductase: Structure, function, and pathology of diseases". Pharmacology & Therapeutics (jezik: engleski). 138 (2): 229–254. 2013-05-01. doi:10.1016/j.pharmthera.2013.01.010. ISSN 0163-7258.
- ^ Jensen, Simon Bo; Thodberg, Sara; Parween, Shaheena; Moses, Matias E.; Hansen, Cecilie C.; Thomsen, Johannes; Sletfjerding, Magnus B.; Knudsen, Camilla; Del Giudice, Rita; Lund, Philip M.; Castaño, Patricia R. (2021-04-15). "Biased cytochrome P450-mediated metabolism via small-molecule ligands binding P450 oxidoreductase". Nature Communications (jezik: engleski). 12 (1): 2260. doi:10.1038/s41467-021-22562-w. ISSN 2041-1723. PMC 8050233.
- ^ Kupke, T; Stevanović, S; Sahl, H. G.; Götz, F (1992). "Purification and characterization of EpiD, a flavoprotein involved in the biosynthesis of the lantibiotic epidermin". Journal of Bacteriology. 174 (16): 5354–61. doi:10.1128/jb.174.16.5354-5361.1992. PMC 206373. PMID 1644762.
- ^ Daniel, R.A.; Errington, J. (1993). "Cloning, DNA Sequence, Functional Analysis and Transcriptional Regulation of the Genes Encoding Dipicolinic Acid Synthetase Required for Sporulation in Bacillus subtilis". Journal of Molecular Biology. 232 (2): 468–83. doi:10.1006/jmbi.1993.1403. PMID 8345520.
- ^ Clausen, Monika; Lamb, Christopher J.; Megnet, Roland; Doerner, Peter W. (1994). "PAD1 encodes phenylacrylic acid decarboxylase which confers resistance to cinnamic acid in Saccharomyces cerevisiae". Gene. 142 (1): 107–12. doi:10.1016/0378-1119(94)90363-8. PMID 8181743.
Vanjski linkovi
uredi- The menu "science" of the program STRAP provides A comprehensive collection of all flavo-proteins with known 3D-structure. It compares the protein structures to elucidate phylogenetic relationships.