Molybdopteriny

Technology

12 hours ago

Author

Čtyři kroky biosyntézy molybdenového kofaktoru (Moco) u bakterií a lidí: (i) radikálová cyklizace guanosin-5'-trifosfátu (GTP) na (8S)‑3,8‐cyklo‑7,8‑dihydroguanosin-5́‑trifosfát (3,8‑cH2GTP), (ii) vznik cyklického pyranopterinmonofosfátu (cPMP) z 3,8‑cH2GTP, (iii) přeměna cPMP na molybdopterin (MPT), (iv) navázání molybdenanu na MPT (enzymy v závorkách)

Molybdopteriny (zkráceně MPT, též pyranopterindithioláty) jsou skupina kofaktorů nacházejících se ve většině molybdenových a ve všech wolframových enzymech. Přestože se označují jako molybdopteriny, tak samotné neobsahují molybden; označení ukazuje, že jde o ligandy (pteriny), které se na něj navazují. +more Celá skupina vzniklá tímto navázáním bývá obvykle nazývána jako molybdenový kofaktor.

Molekula molybdopterinu obsahuje pyranopterin, heterocyklus tvořený pyranovým a pterinovým kruhem. Na pyran jsou navíc napojeny dvě thiolátové skupiny, sloužící jako ligandy. +more V některých případech je alkylfosfátová skupina nahrazena alkyldifosfátovou. K enyzymům s molybdopterinovými kofaktory patří xantinoxidáza, DMSO reduktáza, sulfitoxidáza, a nitrátreduktázy.

Jedinými známými molybdenovými enzymy neobsahujícími molybdopteriny jsou nitrogenázy (enzymy zachycující dusík). Tyto enzymy mají k navázání molybdenu určená Fe-S centra.

Biosyntéza

Na rozdíl od většiny ostatních kofaktorů nemůže být molybdenový kofaktor (Moco) použit jako nutrient a musí tak být syntetizován de novo. Jeho biosyntéza se skládá ze čtyř kroků: (i) radikálové cyklizace nukleotidu guanosintrifosfátu (GTP) na (8S)-3',8-cyklo-7,8-dihydroguanosin-5'-trifosfát (3',8-cH2GTP), (ii) tvorby cyklického pyranopterinmonofosfátu (cPMP) z 3',8-cH2GTP, (iii) přeměny cPMP na molybdopterin (MPT), a (iv) navázání molybdenanu na MPT.

Guanosintrifosfát se mění na cyklický fosfát pyranopterinu dvojicí enzymatických reakcí. První ze zúčastněných enzymů patří mezi radikálové SAM, skupinu enzymů vytvářejících vazby C-X (X = S, N).

Tento pyranopterinový meziprodukt se poté přemění na molybdopterin působením tří dalších enzymů. V této části se utvoří endithiolát (substituenty na síře nejsou známy). +more Síru dodává persulfid cysteinylu, a to podobným způsobem, jako při syntéze FeS proteinů. Monofosfát je adenylován (navázán na ADP), čímž dochází k aktivaci kofaktoru vůči Mo nebo W. Kov se do struktury dostává jako oxyanion, molybdenan nebo wolframan.

U některých enzymů, jako je například xantinoxidáza, se kov navazuje na jeden molybdopterin, zatímco u jiných, například DMSO reduktázy, je vázán na dva molybdopterinové kofaktory.

Modely aktivních míst enzymů obsahujících molybdopteriny jsou založeny na skupině ligandů známých jako dithioleny.

Wolframové analogy

Některé bakteriální oxidoreduktázy využívají wolfram podobným způsobem jako molybden s molybdopterinem, když vytvářejí W-pterinové komplexy; molybdopterin totiž může tvořit komplex i s wolframem. Wolframové enzymy obvykle zprostředkovávají redukce karboxylových kyselin na aldehydy.

První objevený enzym vyžadující wolfram obsahoval také selen. Předpokládá se, že dvojice W-Se funguje podobně jako Mo-S u některých enzymů obsahujících molybdenové kofaktory.

V některých bakteriálních xantindehydrogenázách byly nalezeny komplexy W-molybdopterin a selen nevázaný na bílkovinu (což vylučuje přítomnost selenocysteinu či selenomethioninu), ale W-Se molybdopteriny ještě nejsou plně popsané.