Ацетилтрансфераза: відмінності між версіями

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Інтерактивний перегляд історії
(Переглянути усі неперевірені зміни)
[неперевірена версія][неперевірена версія]
← Попереднє редагуванняНаступне редагування →
Вилучено вміст Додано вміст
ВізуальнийВікірозмітка
Біохімічні механізми
Мітки: Візуальний редактор Посилання на сторінки неоднозначності
Роль в метаболізмі
Рядок 22: Рядок 22:
Хоча ацетилтрансферази мають спільну структуру ядра, вони також демонструють значну структурну різноманітність. Це необхідно для адаптації різних субстратів, на які вони діють, починаючи від малих молекул і закінчуючи великими [[Білковий комплекс|білковими комплексами]]. Структурні варіації також сприяють унікальним режимам регуляції та утворенню мультиферментних комплексів.<ref>{{Cite news|title=Catalysis and substrate selection by histone/protein lysine acetyltransferases|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959440X08001565|work=Current Opinion in Structural Biology|date=2008-12-01|accessdate=2023-06-18|issn=0959-440X|pmc=PMC2723715|pmid=19056256|doi=10.1016/j.sbi.2008.11.004|pages=682–689|volume=18|issue=6|language=en|first=Christopher E|last=Berndsen|first2=John M|last2=Denu}}</ref>
Хоча ацетилтрансферази мають спільну структуру ядра, вони також демонструють значну структурну різноманітність. Це необхідно для адаптації різних субстратів, на які вони діють, починаючи від малих молекул і закінчуючи великими [[Білковий комплекс|білковими комплексами]]. Структурні варіації також сприяють унікальним режимам регуляції та утворенню мультиферментних комплексів.<ref>{{Cite news|title=Catalysis and substrate selection by histone/protein lysine acetyltransferases|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959440X08001565|work=Current Opinion in Structural Biology|date=2008-12-01|accessdate=2023-06-18|issn=0959-440X|pmc=PMC2723715|pmid=19056256|doi=10.1016/j.sbi.2008.11.004|pages=682–689|volume=18|issue=6|language=en|first=Christopher E|last=Berndsen|first2=John M|last2=Denu}}</ref>


Наприклад, [[Гістонацетилтрансферази|гістонові ацетилтрансферази]] демонструють унікальні структурні адаптації, що дозволяють розпізнавати та ацетилювати специфічні залишки [[Лізин|лізину]] на білках [[Гістони|гістонів]]. Подібним чином різні [[Ариламін-N-ацетилтрансфераза|ариламін-N-ацетилтрансферази]] мають унікальні петлеві структури для розміщення різноманітних ариламінових субстратів.<ref>{{Cite news|title=Arylamine N-acetyltransferases: Structural and functional implications of polymorphisms|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0300483X08004228|work=Toxicology|date=2008-12|accessdate=2023-06-18|doi=10.1016/j.tox.2008.08.022|pages=170–183|volume=254|issue=3|language=en|first=Edith|last=Sim|first2=Nathan|last2=Lack|first3=Chan-Ju|last3=Wang|first4=Hilary|last4=Long|first5=Isaac|last5=Westwood|first6=Elizabeth|last6=Fullam|first7=Akane|last7=Kawamura}}</ref>
Наприклад, [[Гістонацетилтрансферази|гістонові ацетилтрансферази]] демонструють унікальні структурні адаптації, що дозволяють розпізнавати та ацетилювати специфічні залишки [[Лізин|лізину]] на білках [[Гістони|гістонів]]. Подібним чином різні [[Ариламін-N-ацетилтрансфераза|ариламін-N-ацетилтрансферази]] мають унікальні петлеві структури для розміщення різноманітних ариламінових субстратів.<ref name=":1">{{Cite news|title=Arylamine N-acetyltransferases: Structural and functional implications of polymorphisms|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0300483X08004228|work=Toxicology|date=2008-12|accessdate=2023-06-18|doi=10.1016/j.tox.2008.08.022|pages=170–183|volume=254|issue=3|language=en|first=Edith|last=Sim|first2=Nathan|last2=Lack|first3=Chan-Ju|last3=Wang|first4=Hilary|last4=Long|first5=Isaac|last5=Westwood|first6=Elizabeth|last6=Fullam|first7=Akane|last7=Kawamura}}</ref>


== Класифікація ==
== Класифікація ==
Рядок 46: Рядок 46:
=== Вплив факторів зовнішнього середовища ===
=== Вплив факторів зовнішнього середовища ===
На активність ацетилтрансфераз може впливати низка факторів навколишнього середовища, включаючи [[рН]], [[Температура|температуру]] та [[Концентрація розчину|концентрацію]] ацетил-КоА й субстрату. Крім того, активність багатьох ацетилтрансфераз регулюється посттрансляційними модифікаціями та взаємодією з іншими білками.<ref name=":0" />
На активність ацетилтрансфераз може впливати низка факторів навколишнього середовища, включаючи [[рН]], [[Температура|температуру]] та [[Концентрація розчину|концентрацію]] ацетил-КоА й субстрату. Крім того, активність багатьох ацетилтрансфераз регулюється посттрансляційними модифікаціями та взаємодією з іншими білками.<ref name=":0" />

== Роль в обміні речовин ==

=== Ацетилювання білка ===
[[Ацетилювання]], опосередковане ацетилтрансферазами, є важливою посттрансляційною модифікацією, яка регулює функцію багатьох білків. Ця модифікація може впливати на активність, стабільність і взаємодію білків, тим самим контролюючи широкий спектр клітинних процесів. Наприклад, ацетилювання метаболічних ферментів може безпосередньо регулювати їхню ферментативну активність і таким чином контролювати метаболічний потік.<ref>{{Cite news|title=Regulation of Cellular Metabolism by Protein Lysine Acetylation|url=https://www.science.org/doi/10.1126/science.1179689|work=[[Science]]|date=2010-02-19|accessdate=2023-06-18|issn=0036-8075|pmc=PMC3232675|pmid=20167786|doi=10.1126/science.1179689|pages=1000–1004|volume=327|issue=5968|language=en|first=Shimin|last=Zhao|first2=Wei|last2=Xu|first3=Wenqing|last3=Jiang|first4=Wei|last4=Yu|first5=Yan|last5=Lin|first6=Tengfei|last6=Zhang|first7=Jun|last7=Yao|first8=Li|last8=Zhou|first9=Yaxue|last9=Zeng}}</ref>

=== Метаболізм ацетил-КоА ===
Ацетил КоА служить центральним метаболітом у клітині, який залучений у різних метаболічних шляхах, включаючи [[Цикл трикарбонових кислот|цикл трикарбонових кислоти]] та синтез [[Жирні кислоти|жирних кислот]]. Ацетилтрансферази відіграють вирішальну роль у регулюванні рівнів і наявності ацетил-КоА. Крім того, зміни в рівнях ацетил-КоА можуть впливати на активність ацетилтрансфераз, тим самим зв’язуючи клітинний метаболізм з ацетилюванням білка.<ref>{{Cite news|title=Acetyl Coenzyme A: A Central Metabolite and Second Messenger|url=https://doi.org/10.1016/j.cmet.2015.05.014|work=Cell Metabolism|date=2015-06|accessdate=2023-06-18|issn=1550-4131|doi=10.1016/j.cmet.2015.05.014|pages=805–821|volume=21|issue=6|first=Federico|last=Pietrocola|first2=Lorenzo|last2=Galluzzi|first3=José Manuel|last3=Bravo-San Pedro|first4=Frank|last4=Madeo|first5=Guido|last5=Kroemer}}</ref>

=== Вплив на метаболізм ліків та токсинів ===
Деякі ацетилтрансферази, зокрема N-ацетилтрансферази NAT1 і NAT2, беруть участь у метаболізмі різних ліків і [[Ксенобіотики|ксенобіотиків]]. Ці ферменти сприяють процесам [[Детоксикація|детоксикації]] шляхом ацетилювання цих сполук, таким чином змінюючи їх біологічну активність і полегшуючи їх виведення з організму. Відмінності в активності NAT, зумовлені генетичними варіаціями, можуть суттєво впливати на індивідуальні відповіді на певні терапевтичні препарати.<ref name=":1" />


== Приклади ==
== Приклади ==

Версія за 18:51, 18 червня 2023

Хімічна структура ацетильної групи, пов’язаної із залишком R молекули.

Ацетилтрансфераза (або трансацетилаза) — це тип ферменту трансферази, який переносить ацетильну групу.

Ацетилтрансферази — це сімейство ферментів, які відіграють важливу роль у посттрансляційній модифікації білків, регуляції генів, метаболізмі та різноманітних біохімічних реакціях у клітинах. Ацетилтрансферази каталізують перенесення ацетильної групи від однієї молекули (зазвичай, ацетил-КоА) до іншої, зазвичай до білка, у процесі, відомому як ацетилювання.[1]

Важливість ацетилтрансфераз виходить за межі фундаментальних біологічних процесів. Аномальна функція ацетилтрансферази була пов’язана з різними захворюваннями, включаючи онкопатологій, нейродегенеративні захворювання та метаболічні розлади.[2][3] Розуміння функції та регуляції ацетилтрансферази може мати ключове значення для розробки терапевтичних стратегій для боротьби з цими станами.

Історія

Перші задокументовані докази активності ацетилтрансферази датуються початком 20 століття, коли було відкрито холінацетилтрансферазу, фермент, необхідний для синтезу нейромедіатора ацетилхоліну.[4] З тих пір було виявлено величезну кількість ацетилтрансфераз, кожна з яких відіграє унікальну роль у функціонуванні клітин.

Молекулярна структура

Основна будова

Ацетилтрансферази різноманітні за своєю структурою, але всі вони мають важливу ділянку, відому як кишеня зв’язування ацетил-КоА, яка сприяє зв’язуванню донора ацетильної групи, ацетил-КоА.[5] Ці ферменти також мають область зв’язування субстрату, конструкція та структура якої змінюється залежно від конкретного субстрату, з яким фермент призначений для зв’язування та перенесення ацетильної групи.

Ключові структурні компоненти та їх ролі

Більшість ацетилтрансфераз мають основний структурний мотив, мотив GNAT, названий на честь споріднених з Gcn5 N-АцетилТрансфераз. Мотив GNAT складається з шести-семи β-ланцюгів, розташованих у два листи та фланкованих різною кількістю α-спіралей.[6] Саме в цій області ацетил-КоА і субстрат зв’язуються.

Кишеня для зв’язування ацетил-КоА зазвичай глибока і вузька, що забезпечує специфічне зв’язування ацетил-КоА. У цій кишені ключові залишки часто беруть участь у зв’язуванні через водневі зв’язки та гідрофобні взаємодії.[7] Ділянка зв’язування субстрату, з іншого боку, суттєво відрізняється між різними ацетилтрансферазами, що відображає різноманітність їхніх субстратів.

Варіабельність структур ацетилтрансферази

Хоча ацетилтрансферази мають спільну структуру ядра, вони також демонструють значну структурну різноманітність. Це необхідно для адаптації різних субстратів, на які вони діють, починаючи від малих молекул і закінчуючи великими білковими комплексами. Структурні варіації також сприяють унікальним режимам регуляції та утворенню мультиферментних комплексів.[8]

Наприклад, гістонові ацетилтрансферази демонструють унікальні структурні адаптації, що дозволяють розпізнавати та ацетилювати специфічні залишки лізину на білках гістонів. Подібним чином різні ариламін-N-ацетилтрансферази мають унікальні петлеві структури для розміщення різноманітних ариламінових субстратів.[9]

Класифікація

Ацетилтрансферази — це різноманітні ферменти, які можна загалом класифікувати на три категорії на основі природи їхніх субстратів: N-ацетилтрансферази (NAT), O-ацетилтрансферази (OAT) і аміноацил-тРНК-ацетилтрансферази. Існує також категорія гістонових ацетилтрансфераз, які є класом N-ацетилтрансфераз, які специфічно діють на гістони.

N-ацетилтрансферази

N-ацетилтрансферази (NAT) – це ферменти, які переносять ацетильну групу до атома азоту певної молекули. Вони відіграють важливу роль в ацетилюванні ариламінових і арилгідразинових препаратів і канцерогенів.[10] NAT можна додатково класифікувати на два типи: NAT1 і NAT2. Кожен тип має чітку субстратну специфічність, тканинний розподіл і роль у патогенезі захворювання. NAT також включають вищезгадані NAT, які переносять ацетильну групу до ε-аміногрупи залишків лізину в білках гістонів, таким чином відіграючи критичну роль у регуляції транскрипції генів.[11]

О-ацетилтрансферази

О-ацетилтрансферази (ОАТ) каталізують перенесення ацетильної групи до атома кисню молекули. Ці ферменти були виявлені в різних організмах і брали участь у різноманітних біологічних процесах, включаючи синтез гормонів, метаболізм ліків і регуляцію клітинних функцій, таких як передача сигналу та стабільність білка.[12]

Аміноацил-тРНК-Ацетилтрансферази

Ці ферменти беруть участь в ацетилюванні аміноацильної групи молекул тРНК. Ацетилювання молекул тРНК відіграє певну роль у точності та ефективності синтезу білка. Аміноацил-тРНК-ацетилтрансферази були широко вивчені в контексті синтезу бактеріального білка, але їх роль в еукаріотичних клітинах також з’ясовується.[13]

Біохімічні механізми

Кінетика ферменту та механізми реакції

Ацетилтрансферази каталізують перенесення ацетильної групи від донорної молекули, найчастіше ацетил-КоА, до акцепторної молекули, якою може бути невелика молекула або білок. Фундаментальний механізм цього перенесення включає нуклеофільну атаку на карбонільний вуглець ацетил-КоА з боку молекули акцептора, утворюючи тетраедричну проміжну сполуку, яка згодом руйнується, вивільняючи КоА та переносячи ацетильну групу до акцептора.[14]

Роль кофакторів

Хоча багато ацетилтрансфераз функціонують незалежно, певні ацетилтрансферази потребують наявності кофакторів для своєї діяльності. Наприклад, деякі гістонацетилтрансферази потребують присутності іонів цинку для оптимальної активності.[15] Ці кофактори часто сприяють зв’язуванню ацетил-КоА або стабілізують фермент-субстратний комплекс, таким чином сприяючи реакції ацетилювання.

Вплив факторів зовнішнього середовища

На активність ацетилтрансфераз може впливати низка факторів навколишнього середовища, включаючи рН, температуру та концентрацію ацетил-КоА й субстрату. Крім того, активність багатьох ацетилтрансфераз регулюється посттрансляційними модифікаціями та взаємодією з іншими білками.[2]

Роль в обміні речовин

Ацетилювання білка

Ацетилювання, опосередковане ацетилтрансферазами, є важливою посттрансляційною модифікацією, яка регулює функцію багатьох білків. Ця модифікація може впливати на активність, стабільність і взаємодію білків, тим самим контролюючи широкий спектр клітинних процесів. Наприклад, ацетилювання метаболічних ферментів може безпосередньо регулювати їхню ферментативну активність і таким чином контролювати метаболічний потік.[16]

Метаболізм ацетил-КоА

Ацетил КоА служить центральним метаболітом у клітині, який залучений у різних метаболічних шляхах, включаючи цикл трикарбонових кислоти та синтез жирних кислот. Ацетилтрансферази відіграють вирішальну роль у регулюванні рівнів і наявності ацетил-КоА. Крім того, зміни в рівнях ацетил-КоА можуть впливати на активність ацетилтрансфераз, тим самим зв’язуючи клітинний метаболізм з ацетилюванням білка.[17]

Вплив на метаболізм ліків та токсинів

Деякі ацетилтрансферази, зокрема N-ацетилтрансферази NAT1 і NAT2, беруть участь у метаболізмі різних ліків і ксенобіотиків. Ці ферменти сприяють процесам детоксикації шляхом ацетилювання цих сполук, таким чином змінюючи їх біологічну активність і полегшуючи їх виведення з організму. Відмінності в активності NAT, зумовлені генетичними варіаціями, можуть суттєво впливати на індивідуальні відповіді на певні терапевтичні препарати.[9]

Приклади

Див. також

Посилання

  1. ↑ Choudhary, Chunaram; Kumar, Chanchal; Gnad, Florian; Nielsen, Michael L.; Rehman, Michael; Walther, Tobias C.; Olsen, Jesper V.; Mann, Matthias (14 серпня 2009). Lysine Acetylation Targets Protein Complexes and Co-Regulates Major Cellular Functions. Science (англ.). Т. 325, № 5942. с. 834—840. doi:10.1126/science.1175371. ISSN 0036-8075. Процитовано 18 червня 2023.
  2. ↑ а б Glozak, Michele A.; Sengupta, Nilanjan; Zhang, Xiaohong; Seto, Edward (19 грудня 2005). Acetylation and deacetylation of non-histone proteins. Gene (англ.). Т. 363. с. 15—23. doi:10.1016/j.gene.2005.09.010. ISSN 0378-1119. Процитовано 18 червня 2023.
  3. ↑ Yang, Xiang-Jiao; Seto, Edward (2008-03). The Rpd3/Hda1 family of lysine deacetylases: from bacteria and yeast to mice and men. Nature Reviews Molecular Cell Biology (англ.). Т. 9, № 3. с. 206—218. doi:10.1038/nrm2346. ISSN 1471-0080. PMC 2667380. PMID 18292778. Процитовано 18 червня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  4. ↑ Brown, Donald D.; Tomchick, Robert; Axelrod, Julius (1959-11). The Distribution and Properties of a Histamine-methylating Enzyme. Journal of Biological Chemistry. Т. 234, № 11. с. 2948—2950. doi:10.1016/s0021-9258(18)69701-7. ISSN 0021-9258. Процитовано 18 червня 2023.
  5. ↑ Vetting, Matthew W.; S. de Carvalho, Luiz Pedro; Yu, Michael; Hegde, Subray S.; Magnet, Sophie; Roderick, Steven L.; Blanchard, John S. (1 січня 2005). Structure and functions of the GNAT superfamily of acetyltransferases. Archives of Biochemistry and Biophysics (англ.). Т. 433, № 1. с. 212—226. doi:10.1016/j.abb.2004.09.003. ISSN 0003-9861. Процитовано 18 червня 2023.
  6. ↑ Dyda, Fred; Klein, David C.; Hickman, Alison Burgess (2000-06). GCN5-Related N-Acetyltransferases: A Structural Overview. Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure (англ.). Т. 29, № 1. с. 81—103. doi:10.1146/annurev.biophys.29.1.81. ISSN 1056-8700. PMC 4782277. PMID 10940244. Процитовано 18 червня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  7. ↑ Salah Ud-Din, Abu Iftiaf Md; Tikhomirova, Alexandra; Roujeinikova, Anna (2016-07). Structure and Functional Diversity of GCN5-Related N-Acetyltransferases (GNAT). International Journal of Molecular Sciences (англ.). Т. 17, № 7. с. 1018. doi:10.3390/ijms17071018. ISSN 1422-0067. PMC 4964394. PMID 27367672. Процитовано 18 червня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  8. ↑ Berndsen, Christopher E; Denu, John M (1 грудня 2008). Catalysis and substrate selection by histone/protein lysine acetyltransferases. Current Opinion in Structural Biology (англ.). Т. 18, № 6. с. 682—689. doi:10.1016/j.sbi.2008.11.004. ISSN 0959-440X. PMC 2723715. PMID 19056256. Процитовано 18 червня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  9. ↑ а б Sim, Edith; Lack, Nathan; Wang, Chan-Ju; Long, Hilary; Westwood, Isaac; Fullam, Elizabeth; Kawamura, Akane (2008-12). Arylamine N-acetyltransferases: Structural and functional implications of polymorphisms. Toxicology (англ.). Т. 254, № 3. с. 170—183. doi:10.1016/j.tox.2008.08.022. Процитовано 18 червня 2023.
  10. ↑ Hein, David W. (3 серпня 1988). Acetylator genotype and arylamine-induced carcinogenesis. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Reviews on Cancer (англ.). Т. 948, № 1. с. 37—66. doi:10.1016/0304-419X(88)90004-2. ISSN 0304-419X. Процитовано 18 червня 2023.
  11. ↑ Roth, Sharon Y.; Denu, John M.; Allis, C. David (2001-06). Histone Acetyltransferases. Annual Review of Biochemistry (англ.). Т. 70, № 1. с. 81—120. doi:10.1146/annurev.biochem.70.1.81. ISSN 0066-4154. Процитовано 18 червня 2023.
  12. ↑ Vetting, Matthew W.; Frantom, Patrick A.; Blanchard, John S. (2008-06). Structural and Enzymatic Analysis of MshA from Corynebacterium glutamicum. Journal of Biological Chemistry. Т. 283, № 23. с. 15834—15844. doi:10.1074/jbc.m801017200. ISSN 0021-9258. PMC 2414306. PMID 18390549. Процитовано 18 червня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання) Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  13. ↑ Ibba, Michael; Söll, Dieter (2000-06). Aminoacyl-tRNA Synthesis. Annual Review of Biochemistry (англ.). Т. 69, № 1. с. 617—650. doi:10.1146/annurev.biochem.69.1.617. ISSN 0066-4154. Процитовано 18 червня 2023.
  14. ↑ Tanner, Kirk G.; Trievel, Raymond C.; Kuo, Min-Hao; Howard, Robyn M.; Berger, Shelley L.; Allis, C. David; Marmorstein, Ronen; Denu, John M. (1999-06). Catalytic Mechanism and Function of Invariant Glutamic Acid 173 from the Histone Acetyltransferase GCN5 Transcriptional Coactivator. Journal of Biological Chemistry. Т. 274, № 26. с. 18157—18160. doi:10.1074/jbc.274.26.18157. ISSN 0021-9258. Процитовано 18 червня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки із непозначеним DOI з безкоштовним доступом (посилання)
  15. ↑ Dutnall, Robert N.; Tafrov, Stefan T.; Sternglanz, Rolf; Ramakrishnan, V. (1998-08). Structure of the Histone Acetyltransferase Hat1. Cell. Т. 94, № 4. с. 427—438. doi:10.1016/s0092-8674(00)81584-6. ISSN 0092-8674. Процитовано 18 червня 2023.
  16. ↑ Zhao, Shimin; Xu, Wei; Jiang, Wenqing; Yu, Wei; Lin, Yan; Zhang, Tengfei; Yao, Jun; Zhou, Li; Zeng, Yaxue (19 лютого 2010). Regulation of Cellular Metabolism by Protein Lysine Acetylation. Science (англ.). Т. 327, № 5968. с. 1000—1004. doi:10.1126/science.1179689. ISSN 0036-8075. PMC 3232675. PMID 20167786. Процитовано 18 червня 2023.{{cite news}}: Обслуговування CS1: Сторінки з PMC з іншим форматом (посилання)
  17. ↑ Pietrocola, Federico; Galluzzi, Lorenzo; Bravo-San Pedro, José Manuel; Madeo, Frank; Kroemer, Guido (2015-06). Acetyl Coenzyme A: A Central Metabolite and Second Messenger. Cell Metabolism. Т. 21, № 6. с. 805—821. doi:10.1016/j.cmet.2015.05.014. ISSN 1550-4131. Процитовано 18 червня 2023.
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Ацетилтрансфераза&oldid=39737858