HMBS

višeznačna odrednica na Wikimediji
(Preusmjereno sa Porfobilinogen-deaminaza)

Porfobilinogen-deaminaza (hidroksimetilbilan-sintaza ili uroporfirinogen I-sintaza) je enzim (EC 2.5.1.61) koji je kod ljudi kodiran genom HMBS. Porfobilinogen-deaminaza uključena je u treći korak biosintetskog puta hema. Katalizira kondenzaciju četiri molekule porfobilinogena od glave do repa u linearni hidroksimetilbilan dok oslobađa četiri molekule amonijaka:

HMBS
Dostupne strukture
PDBPretraga ortologa: PDBe RCSB
Spisak PDB ID kodova

3ECR, 3EQ1

Identifikatori
AliasiHMBS
Vanjski ID-jeviOMIM: 609806 MGI: 96112 HomoloGene: 158 GeneCards: HMBS
Lokacija gena (čovjek)
Hromosom 11 (čovjek)
Hrom.Hromosom 11 (čovjek)[1]
Hromosom 11 (čovjek)
Genomska lokacija za HMBS
Genomska lokacija za HMBS
Bend11q23.3Početak119,084,866 bp[1]
Kraj119,093,834 bp[1]
Lokacija gena (miš)
Hromosom 9 (miš)
Hrom.Hromosom 9 (miš)[2]
Hromosom 9 (miš)
Genomska lokacija za HMBS
Genomska lokacija za HMBS
Bend9 A5.2|9 24.84 cMPočetak44,247,636 bp[2]
Kraj44,255,525 bp[2]
Obrazac RNK ekspresije




Više referentnih podataka o ekspresiji
Ontologija gena
Molekularna funkcija aktivnost sa transferazom
hydroxymethylbilane synthase activity
Ćelijska komponenta citosol
citoplazma
Biološki proces protoporphyrinogen IX biosynthetic process
tetrapyrrole biosynthetic process
porphyrin-containing compound biosynthetic process
peptidyl-pyrromethane cofactor linkage
heme biosynthetic process
Izvori:Amigo / QuickGO
Ortolozi
VrsteČovjekMiš
Entrez
Ensembl
UniProt
RefSeq (mRNK)

NM_000190
NM_001024382
NM_001258208
NM_001258209

NM_001110251
NM_013551

RefSeq (bjelančevina)

NP_000181
NP_001019553
NP_001245137
NP_001245138

NP_001103721
NP_038579

Lokacija (UCSC)Chr 11: 119.08 – 119.09 MbChr 9: 44.25 – 44.26 Mb
PubMed pretraga[3][4]
Wikipodaci
Pogledaj/uredi – čovjekPogledaj/uredi – miš
4 porfobilinogen + H2O hidroksimetilbilan+ 4 NH3

Aminokiselinska sekvenca

uredi

Dužina polipeptidnog lanca je 361 aminokiselina, a molekulska težina 39.330 Da.[5]

1020304050
MSGNGNAAATAEENSPKMRVIRVGTRKSQLARIQTDSVVATLKASYPGLQ
FEIIAMSTTGDKILDTALSKIGEKSLFTKELEHALEKNEVDLVVHSLKDL
PTVLPPGFTIGAICKRENPHDAVVFHPKFVGKTLETLPEKSVVGTSSLRR
AAQLQRKFPHLEFRSIRGNLNTRLRKLDEQQEFSAIILATAGLQRMGWHN
RVGQILHPEECMYAVGQGALGVEVRAKDQDILDLVGVLHDPETLLRCIAE
RAFLRHLEGGCSVPVAVHTAMKDGQLYLTGGVWSLDGSDSIQETMQATIH
VPAQHEDGPEDDPQLVGITARNIPRGPQLAAQNLGISLANLLLSKGAKNI
LDVARQLNDAH

Struktura i funkcija

uredi

Funkcionalno, porfobilinogen-deaminaza katalizira gubitak amonijaka iz monofom-porfobilinogena (deaminacija) i njegovu kasniju polimerizaciju u linearni tetrapirol, koji se oslobađa kao hidroksimetilbilan:

 
Sveukupna reakcija PB-deaminaze

Struktura porfobilinogen-deaminaze od 40-42 kDa, koja je visoko konzervirana među organizmima, sastoji se od tri domena.[6][7] Domeni 1 i 2 su strukturno vrlo slični: kod ljudi, svaki se sastoji od po pet beta-listova i tri alfa-heliksa.[8] Domen 3 je pozicioniran između druga dva i ima spljoštenu geometriju beta-lista. Dipirol, kofaktor ovog enzima koji se sastoji od dvije kondenzirane molekule porfobilinogena, kovalentno je vezan za domen 3 i proteže se u aktivno mjesto, rascjep između domena 1 i 2.[9] Pokazalo se da nekoliko pozitivno nabijenih ostataka arginina, pozicioniranih prema aktivnom mjestu iz domena 1 i 2, stabiliziraju karboksilatne funkcije na dolaznom porfobilinogenu, kao i rastući lanac pirola. Ove strukturne karakteristike vjerovatno pogoduju stvaranju konačnog proizvoda hidroksimetilbilana.[10] Porfobilinogen-deaminaza obično postoji u dimernim jedinicama u ćelijskoj citoplazmi.

Reakcijski mehanizam

uredi
 
Puni mehanizam PBG-deaminaze
 
Sinteza hema—reakcija se javlja u citoplazmi i nekim mitohondrijama (žuto)

Vjeruje se da prvi korak uključuje eliminaciju E1 amonijaka iz porfobilinogena, stvarajući međuprodukt karbokacije (1).[11] Ovaj intermedijer zatim napada dipirolski kofaktor porfobilinogen-deaminaze, koji nakon gubitka protona daje trimer kovalentno vezan za enzim (2). Ovaj međuprodukt je tada otvoren za daljnju reakciju s porfobilinogenom (1 i 2 ponovljena još tri puta). Kada se formira heksamer, hidroliza omogućava oslobađanje hidroksimetilbilana, kao i regeneraciju kofaktora (3).[12][13]

Patologija

uredi

Najpoznatiji zdravstveni problem koji uključuje porfobilinogen-deaminazu je akutna intermitentna porfirija, autosomno dominantni genetički poremećaj, u kojem se nedovoljno stvara hidroksimetilbilan, što dovodi do nakupljanja porfobilinogena u citoplazmi. To je uzrokovano mutacijom gena koja u 90% slučajeva uzrokuje smanjene količine enzima. Međutim, opisane su mutacije u kojima su manje aktivni enzimi i/ili različite izoforme.[14][15][16]

Reference

uredi
  1. ^ a b c GRCh38: Ensembl release 89: ENSG00000256269 - Ensembl, maj 2017
  2. ^ a b c GRCm38: Ensembl release 89: ENSMUSG00000032126 - Ensembl, maj 2017
  3. ^ "Human PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
  4. ^ "Mouse PubMed Reference:". National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine.
  5. ^ "UniProt, P08397". Pristupljeno 23. 8. 2021.
  6. ^ Lannfelt L, Wetterberg L, Lilius L, Thunell S, Jörnvall H, Pavlu B, Wielburski A, Gellerfors P (novembar 1989). "Porphobilinogen deaminase in human erythrocytes: purification of two forms with apparent molecular weights of 40 kDa and 42 kDa". Scand. J. Clin. Lab. Invest. 49 (7): 677–84. doi:10.3109/00365518909091544. PMID 2609111.
  7. ^ Louie GV, Brownlie PD, Lambert R, Cooper JB, Blundell TL, Wood SP, Warren MJ, Woodcock SC, Jordan PM (septembar 1992). "Structure of porphobilinogen deaminase reveals a flexible multidomain polymerase with a single catalytic site". Nature. 359 (6390): 33–9. Bibcode:1992Natur.359...33L. doi:10.1038/359033a0. PMID 1522882. S2CID 4264432.
  8. ^ Gill R, Kolstoe SE, Mohammed F, Al D-Bass A, Mosely JE, Sarwar M, Cooper JB, Wood SP, Shoolingin-Jordan PM (maj 2009). "Structure of human porphobilinogen deaminase at 2.8 Å: the molecular basis of acute intermittent porphyria" (PDF). Biochem. J. 420 (1): 17–25. doi:10.1042/BJ20082077. PMID 19207107.
  9. ^ Jordan PM, Warren MJ (decembar 1987). "Evidence for a dipyrromethane cofactor at the catalytic site of E. coli porphobilinogen deaminase". FEBS Lett. 225 (1–2): 87–92. doi:10.1016/0014-5793(87)81136-5. PMID 3079571. S2CID 13483654.
  10. ^ Lander M, Pitt AR, Alefounder PR, Bardy D, Abell C, Battersby AR (april 1991). "Studies on the mechanism of hydroxymethylbilane synthase concerning the role of arginine residues in substrate binding". Biochem. J. 275 (2): 447–52. doi:10.1042/bj2750447. PMC 1150073. PMID 2025226.
  11. ^ Pichon C, Clemens KR, Jacobson AR, Ian Scott A (juni 1992). "On the mechanism of porphobilinogen deaminase. Design, synthesis, and enzymatic reactions of novel porphobilinogen analogs". Tetrahedron. 48 (23): 4687–4712. doi:10.1016/S0040-4020(01)81567-2.
  12. ^ Battersby AR (decembar 2000). "Tetrapyrroles: the pigments of life". Nat Prod Rep. 17 (6): 507–26. doi:10.1039/b002635m. PMID 11152419.
  13. ^ Leeper FJ (april 1989). "The biosynthesis of porphyrins, chlorophylls, and vitamin B12". Nat Prod Rep. 6 (2): 171–203. doi:10.1039/NP9890600171. PMID 2664584.
  14. ^ "Entrez Gene: HMBS hydroxymethylbilane synthase".
  15. ^ Grandchamp B, Picat C, de Rooij F, Beaumont C, Wilson P, Deybach JC, Nordmann Y (august 1989). "A point mutation G----A in exon 12 of the porphobilinogen deaminase gene results in exon skipping and is responsible for acute intermittent porphyria". Nucleic Acids Res. 17 (16): 6637–49. doi:10.1093/nar/17.16.6637. PMC 318356. PMID 2789372.
  16. ^ Astrin KH, Desnick RJ (1994). "Molecular basis of acute intermittent porphyria: mutations and polymorphisms in the human hydroxymethylbilane synthase gene". Hum. Mutat. 4 (4): 243–52. doi:10.1002/humu.1380040403. PMID 7866402. S2CID 24402776.

Dopunska literatura

uredi

Vanjski linkovi

uredi