Нитритредуктаза - Nitrite reductase
| нитритредуктаза | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||
| ЕС нет. | 1.7.2.1 | ||||||||
| № CAS | 9027-00-3 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Просмотр IntEnz | ||||||||
| BRENDA | BRENDA запись | ||||||||
| ExPASy | Просмотр NiceZyme | ||||||||
| КЕГГ | Запись в KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| ПРИАМ | профиль | ||||||||
| Структуры PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Генная онтология | Amigo / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
Нитритредуктаза относится к любому из нескольких классов ферментов, которые катализируют восстановление нитрита . Есть два класса NIR. Мульти гем фермент , уменьшает NO 2 - к различным продуктам. Медьсодержащие ферменты осуществляют перенос одного электрона с образованием оксида азота .
На основе железа
Есть несколько типов ферментов на основе железа. Цитохром кд 1 , или Pseudomonas цитохромоксидаза содержит два с и два типа D гемов с двумя полипептидными цепями. Различные формы этой редуктазы катализируют образование оксида азота или закиси азота . Вариант этого соединения первоначально назывался [Ферроцитохром c-551: оксидоредуктаза ]. Первоначально его считали оксидазой. Он катализирует восстановление NO 2 - до NO. Этот фермент тетрагема состоит из двух субъединиц , каждая из которых содержит гем c-типа и d-тип. Восстановленные гемы связывают нитрит и превращают его в продукт.
Цитохром-с-нитритредуктаза (ccNIR) - это мультигемовый фермент, который превращает нитрит в аммиак на каждом активном сайте. Железо активного центра связано с кольцом протопорфирина IX, которое ковалентно связано с белками фермента.
Предлагаемый механизм
Белок ccNIR использует шесть электронов и семь атомов водорода для восстановления нитрита до аммиака. Активный центр фермента содержит железо в степени окисления +2 . Уровень окисления позволяет нитриту связываться более прочно, чем в состоянии +3, из-за повышенного обратного связывания пи . Этот электронный эффект переносит электронную плотность на нитритную разрыхляющую орбиталь между азотом и кислородом . Занятие НСМО уменьшает прочность связи NO. Второй электронный эффект - водородная связь обоих атомов кислорода с соседними аминокислотами . Этими кислотами часто являются аргинин и гистидин . Эти взаимодействия удлиняют связи NO и способствуют отщеплению кислорода от азота.
Связь Fe-NO линейна и имеет шесть общих валентных электронов . Это нестабильное состояние для связи Fe-NO. Однако изогнутая семиэлектронная конфигурация слишком устойчива, чтобы подвергаться дальнейшей реакции без значительных затрат энергии. Чтобы компенсировать этот барьер, два быстрых, последовательных восстановления одного электрона образуют комплекс из восьми электронов. Перенос электрона происходит до изменения геометрии от линейной к изогнутой.
Два протонирования азота приводят к увеличению расстояния связи NO. Полученное промежуточное соединение представляет собой гидроксиламин . дальнейшее протонирование гидроксиламина приводит к разрыву связи NO с образованием воды. Окисление железа от Fe (II) до Fe (III) в сочетании с дальнейшим протонированием азота приводит к высвобождению аммиака.
На медной основе
На сегодняшний день было обнаружено несколько типов редуктазов нитрита меди. Эти CuNIR обнаружены во многих различных грибах и бактериях; например, все бактериальные роды Pseudomonas , Bordetella , Alcaligenes и Achromobacter содержат CuNIR. Общим для всех CuNIR является наличие в белке по крайней мере одного медного центра 1 типа. Эти центры похожи на Азурин по своей структуре связывания. Каждый Cu типа 1 прочно связан с тиолатной серой из цистеина , двумя атомами азота имидазола из разных остатков гистидина и атомом серы аксиального метионинового лиганда. Это вызывает искаженную тетраэдрическую геометрию молекулы .
Цистеин, связанный с центром Cu типа 1, расположен непосредственно рядом с гистидином в первичной структуре аминокислот. Этот гистидин связан с центром Cu типа 2, отвечающим за связывание и восстановление нитрита. Этот мостик Cys-His играет важную роль в облегчении быстрого переноса электронов от центра типа 1 к центру типа 2.
Предлагаемый механизм
Медный центр 2-го типа нитритредуктазы меди является активным центром фермента. Cu связана атомами азота двух гистидинов из одного мономера и связана одним гистидином из другого мономера; мостик Cys-His к типу 1 Cu. Это придает молекуле искаженную тетраэдрическую геометрию. В состоянии покоя Cu также связывает молекулу воды, которая замещается нитритом.
Поскольку нитрит вытесняет воду, Cu бидентатно связывается обоими атомами кислорода. Близлежащий водородный остаток аспарагиновой кислоты связывается с одним из вновь образованных кислородных лигандов . Поступающий электрон восстанавливает Cu из степени окисления (II) в (I). Это изменение способствует сдвигу в связывании нитрита, так что азот связан с Cu, а один кислород имеет увеличенную длину связи из-за водородной связи. Вторая водородная связь образуется из гистидина или ближайшей молекулы воды и приводит к разрыву связи NO. Cu теперь пятикоординатно связана с оксидом азота и водой. Оксид азота высвобождается, когда Cu окисляется до состояния (II) и возвращается в состояние покоя.
Ассимиляционный
| ферредоксин-нитритредуктаза | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||||||||
| ЕС нет. | 1.7.7.1 | ||||||||
| № CAS | 37256-44-3 | ||||||||
| Базы данных | |||||||||
| IntEnz | Просмотр IntEnz | ||||||||
| BRENDA | BRENDA запись | ||||||||
| ExPASy | Просмотр NiceZyme | ||||||||
| КЕГГ | Запись в KEGG | ||||||||
| MetaCyc | метаболический путь | ||||||||
| ПРИАМ | профиль | ||||||||
| Структуры PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Генная онтология | Amigo / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
Ассимиляционной нитрат - редуктаза представляет собой фермент из ассимилирующего метаболизма , участвующего в сокращении из нитрата в нитрит . Нитрит немедленно восстанавливается до аммиака (вероятно, через гидроксиламин ) под действием нитритредуктазы.
Термин «ассимиляционный» относится к тому факту, что продукт ферментативной активности остается в организме. В этом случае продукт представляет собой аммиак, который оказывает ингибирующее действие на ассимиляционную нитратредуктазу, обеспечивая, таким образом, выработку организмом аммиака в соответствии со своими потребностями.
Смотрите также
- Нитрит оксидоредуктаза
- Ферредоксин - нитритредуктаза (NiR), участвующая в ассимиляции нитратов растениями.
использованная литература
дальнейшее чтение
- Кларк, Дэвид; Мэдиган, Майкл Т .; Мартинко, Джон М .; Шталь, Дэвид С. (2010). Брок Биология микроорганизмов (13-е издание) . Сан-Франциско: Бенджамин Каммингс. ISBN 0-321-64963-X.
- Эйнсле О., Мессершмидт А., Хубер Р., Кронек Джек П.М., Низ Ф. (октябрь 2002 г.). «Механизм шестиэлектронного восстановления нитрита до аммиака цитохром-с-нитритредуктазой». Варенье. Chem. Soc . 124 (39): 11737–45. DOI : 10.1021 / ja0206487 . PMID 12296741 .
