ALAD

Razlikovati: [[:Alad]].

, selo u Iranu

ALAD
Dostupne strukture PDB Pretraga ortologa: PDBe RCSB Spisak PDB ID kodova 1E51, 1PV8, 5HNR, 5HMS
Identifikatori
Aliasi	ALAD
Vanjski ID-jevi	OMIM: 125270 MGI: 96853 HomoloGene: 16 GeneCards: ALAD
Lokacija gena (čovjek) Hrom. Hromosom 9 (čovjek) Bend 9q32 Početak 113,386,312 bp Kraj 113,401,290 bp
Lokacija gena (miš) Hrom. Hromosom 4 (miš) Bend 4 B3|4 33.17 cM Početak 62,427,406 bp Kraj 62,438,155 bp
Obrazac RNK ekspresije Više referentnih podataka o ekspresiji
Ontologija gena Molekularna funkcija • porphobilinogen synthase activity • vezivanje iona cinka • vezivanje iona metala • catalytic activity • lyase activity • vezivanje identičnih proteina • proteasome core complex binding Ćelijska komponenta • citosol • Egzosom • jedro • extracellular region • Vanćelijsko • secretory granule lumen • ficolin-1-rich granule lumen • proteasome core complex Biološki proces • cellular response to interleukin-4 • response to ionizing radiation • response to platinum ion • response to selenium ion • response to amino acid • cellular response to lead ion • response to hypoxia • response to cadmium ion • response to fatty acid • response to vitamin B1 • GO:1904578 response to organic cyclic compound • response to vitamin • response to nutrient • response to metal ion • response to zinc ion • response to glucocorticoid • response to arsenic-containing substance • protoporphyrinogen IX biosynthetic process • GO:0001306 response to oxidative stress • response to organic substance • response to activity • tetrapyrrole biosynthetic process • porphyrin-containing compound biosynthetic process • response to vitamin E • response to iron ion • heme biosynthetic process • response to lipopolysaccharide • response to nutrient levels • response to lead ion • response to inorganic substance • response to aluminum ion • response to hormone • response to mercury ion • metabolizam • response to methylmercury • response to ethanol • response to cobalt ion • protein homooligomerization • response to toxic substance • response to herbicide • neutrophil degranulation • negative regulation of proteasomal protein catabolic process Izvori:Amigo / QuickGO
Ortolozi
Vrste	Čovjek	Miš
Entrez	210	17025
Ensembl	ENSG00000148218	ENSMUSG00000028393
UniProt	P13716	P10518
RefSeq (mRNK)	NM_000031 NM_001003945 NM_001317745	NM_001276446 NM_008525
RefSeq (bjelančevina)	NP_000022 NP_001003945 NP_001304674	NP_001263375 NP_032551
Lokacija (UCSC)	Chr 9: 113.39 – 113.4 Mb	Chr 4: 62.43 – 62.44 Mb
PubMed pretraga
Wikipodaci
Pogledaj/uredi – čovjek Pogledaj/uredi – miš

Porfobilinogen-sintaza
DALA-dehidrataza}
Identifikatori
EC broj	4.2.1.24
CAS broj	9036-37-7
Baze podataka
IntEnz	IntEnz pregled
BRENDA	BRENDA unos
ExPASy	NiceZyme pregled
KEGG	KEGG unos
MetaCyc	metabolički put
PRIAM	profil
PDB strukture	RCSB PDB PDBj PDBe PDBsum
Ontologija gena	AmiGO / QuickGO
Pretraga PMC članci PubMed članci NCBI proteini

Delta- aminolevulinska kisela dehidrataza
Identifikatori
Simbol	ALAD
NCBI gen	210
HGNC	395
OMIM	125270
RefSeq	NM_001003945
UniProt	P13716
Ostali podaci
EC broj	4.2.1.24
Lokus	Hrom. 9 q32
Pretraga za Strukture Swiss-model Domene InterPro

ALAD
Kristalna struktura visoke rezolucije 5-aminolevulinske kiseline zavisne od Mg2+ dehidrataze
Identifikatori
Simbol	ALAD

Delta-aminolevulinska kisela dehidrataza (porfobilinogen-sintaza ili ALA dehidrataza ili aminolevulinat-dehidrataza) jest enzim (EC 4.2.1.24) koji je kod ljudi kodiran genom ALAD. Porfobilinogen-sintaza (ili ALA-dehidrataza ili aminolevulinat-dehidrataza) sintetizira porfobilinogen asimetričnom kondenzacijom dvije molekule aminolevulinske kiseline. Svi prirodni tetrapiroli, uključujući hemove, hlorofile i vitamin B₁₂, dijele porfobilinogen kao zajednički prekursor. Porfobilinogen-sintaza je prototip morfeina.

Aminokiselinska sekvenca

Dužina polipeptidnog lanca je 330 aminokiselina, а molekulska težina 36.295 Da.

10		20		30		40		50
MQPQSVLHSG		YFHPLLRAWQ		TATTTLNASN		LIYPIFVTDV		PDDIQPITSL
PGVARYGVKR		LEEMLRPLVE		EGLRCVLIFG		VPSRVPKDER		GSAADSEESP
AIEAIHLLRK		TFPNLLVACD		VCLCPYTSHG		HCGLLSENGA		FRAEESRQRL
AEVALAYAKA		GCQVVAPSDM		MDGRVEAIKE		ALMAHGLGNR		VSVMSYSAKF
ASCFYGPFRD		AAKSSPAFGD		RRCYQLPPGA		RGLALRAVDR		DVREGADMLM
VKPGMPYLDI		VREVKDKHPD		LPLAVYHVSG		EFAMLWHGAQ		AGAFDLKAAV
LEAMTAFRRA		GADIIITYYT		PQLLQWLKEE

C: Cistein

D: Asparaginska kiselina

E: Glutaminska kiselina

F: Fenilalanin

G: Glicin

H: Histidin

I: Izoleucin

K: Lizin

L: Leucin

M: Metionin

N: Asparagin

P: Prolin

Q: Glutamin

R: Arginin

S: Serin

T: Treonin

V: Valin

W: Triptofan

Y: Tirozin

Funkcija

Ovaj enzim katalizira sljedeću reakciju, drugi korak biosinteze porfirina:

2 δ-aminolevulinska kiselina$\rightleftharpoons$ porfobilinogen + 2 H₂O

Zbog toga katalizira kondenzaciju 2 molekule delta-aminolevulinata, kako bi nastao porfobilinogen (prekursor hema, citohroma i drugih hemoproteina). Ova reakcija je prvi uobičajeni korak u biosintezi svih bioloških tetrapirola. Za enzimsku aktivnost neophodan je cink

Struktura

Strukturna osnova za alosternu refulaciju porfobilinogen-sintaze (PBGS) je modulacija kvaternarne strukturne ravnoteže između oktamera i heksamera (putem dimera), koja je shematski predstavljena kao 6mer* ↔ 2mer* ↔ 2mer ↔ 8mer . * Predstavlja preorijentaciju između dva domena svake podjedinice koja se javlja u disociranom stanju. jer je sternost onemogućena u većim multimerima.

Ravnoteža kvartarnarne strukture PBGS–a uključuje neaktivni heksamer (PDB id 1PV8) koji nema interakcije podjedinica neophodne za uređeni poklopac aktivnog mjesta. Disocijacija na proheksamerni dimer može biti praćena konformacijskom promjenom koja preorijentira dva domena αβ-bačve, kako bi formirale prooktamerni dimer. Asocijacija prooktamernog dimera na oktamer (PDB id 1E51) uključuje formiranje sučelja podjedinica koji podržavaju redoslijed u poklopcu aktivnog mjesta.

PBGS je kodiran jednim genom i svaki PBGS multimer je sastavljen od više kopija istog proteina. Svaka PBGS podjedinica se sastoji od ~ 300 ostataka αβ-bačvastog domena, u kojem se nalazi aktivno mjesto enzima u njenom središtu i domene N-terminalnog kraka od > 25 ostataka. Alosterna regulacija PBGS-a može se opisati u smislu orijentacije domena αβ-bačve u odnosu na domen N-terminalnog kraka.

Svaki krak N-terminal ima do dvije interakcije s drugim podjedinicama u PBGS multimeru. Jedna od ovih interakcija pomaže u stabilizaciji "zatvorenog" konformacijskog poklopca aktivnog mjesta. Druga interakcija ograničava pristup rastvaraču s drugog kraja αβ-cijevi.

U neaktivnom multimernom stanju, domen kraka N-terminala nije uključen u interakciju koja stabilizuje poklopac, a u kristalnoj strukturi neaktivnog sklopa, poklopac aktivnog mjesta je poremećen.

Alosterni regulatori

Kao gotovo univerzalni enzim sa visoko konzerviranim aktivnim mjestom, PBGS ne bi bio primarna meta za razvoj antimikrobnih sredstava i/ili herbicida. Naprotiv, alosterna mjesta mogu biti mnogo više filogenetski promjenjiva od aktivnih mjesta, pa imaju više mogućnosti za razvoj lijekova.

Filogenetičke varijacije u alosteriji PBGS dovode do uokvirivanja rasprave o alosternoj regulaciji PBGS u smislu unutrašnjih i vanjskih faktora.

Unutrašnji alosterni regulatori

Magnezij

Alosterni magnezijev ion leži na visoko hidratiziranom sučelju dva prooktamerna dimera. Čini se da se lahko odvaja, a pokazalo se da se heksameri akumuliraju pri uklanjanju magnezija in vitro.

pH

Iako nije uobičajeno smatrati hidronijev ion kao alosterički regulator, u slučaju PBGS -a, pokazalo se da protonacija bočnog lanca na drugim mjestima osim na aktivnom mjestu utječe na ravnotežu kvartarne strukture, a time i na brzinu i njegova katalizirana reakcija.

Vanjski alosterni regulatori

Stabilizacija heksamera malih molekula

Pregledom PBGS 6mer* otkriva se površinska šupljina koja nije prisutna u oktameru. Predloženo je da se vezivanje malih molekula za ovu filogenetski promjenjivu šupljinu stabilizira heksamer* ciljanog PBGS -a i posljedično inhibira aktivnost.

Takvi alosterni regulatori poznati su kao morflokovi jer zaključavaju PBGS u određenom morfeinskom obliku (6mer*).

Trovanje olovom

Olovo inhibira enzimsku aktivnost ALAD -a, počevši od razina olova u krvi za koje se nekad smatralo da su sigurne (<10 μg/dL) i nastavlja negativno korelirati u rasponu od 5 do 95 μg/dL. Inhibicija ALAD -a olovom dovodi do anemija, prvenstveno jer inhibira sintezu hema i skraćuje životni vijek cirkulirajućih crvenih krvnih zrnaca, ali i stimulirajući pretjeranu proizvodnju hormona eritropoetina , što dovodi do neadekvatnog sazrijevanja crvenih krvnih ćelija od njihovih prekursora. Defekt u strukturnom genu ALAD-a može uzrokovati povećanu osjetljivost na trovanje olovom i akutnu jetrenu porfiriju. Identificirane su alternativno prerađene varijante transkripta, koje kodiraju različite izoforme.

Nedostatak

Nedostatak porfobilinogen-sintaze obično se stiče (a ne nasljeđuje) i može biti uzrokovan trovanjem teškim metalima, posebno trovanjem olovom, jer je enzim vrlo osjetljiv na inhibiciju teških metala.

Nasljedna insuficijencija porfobilinogen-sintaze naziva se porfibilinogen-sintazna (ili ALA dehidratazna) poprhirija). Izuzetno je rijedak uzrok porfirije, sa manje od 10 prijavljenih slučajeva. All disease associated protein variants favor hexamer formation relative to the wild type human enzyme.

Sinteza hema—: neke reakcije odvijaju se u citoplazmi, a neke u mitohondrijama (žuto)

PBGS kao prototip morfeina

Morfeinski model alosterije koji je ilustrirao PBG omogućva dodatni sloj razumijevanja potencijalnih mehanizama za regulaciju funkcije proteina i nadopunjuje povećani fokus koji naučna zajednica o proteinima stavlja na dinamiku strukture proteina.

Ovaj model ilustrira kako se dinamika pojava, kao što su naizmjenične konformacije proteina, alternativna oligomerna stanja i prolazna interakcija protein-protein, može iskoristiti za alosternu regulaciju katalitske aktivnosti.

Dopunska literatura

• Bernard A, Lauwerys R (1988). "Metal-induced alterations of delta-aminolevulinic acid dehydratase". Annals of the New York Academy of Sciences. 514: 41–7. doi:10.1111/j.1749-6632.1987.tb48759.x. PMID 3327436. S2CID 41966070.
• Jaffe EK (oktobar 2004). "The porphobilinogen synthase catalyzed reaction mechanism". Bioorganic Chemistry. 32 (5): 316–25. doi:10.1016/j.bioorg.2004.05.010. PMID 15381398.
• Roels HA, Buchet JP, Lauwerys RR, Sonnet J (august 1975). "Comparison of in vivo effect of inorganic lead and cadmium on glutathione reductase system and delta-aminolevulinate dehydratase in human erythrocytes". British Journal of Industrial Medicine. 32 (3): 181–92. doi:10.1136/oem.32.3.181. PMC 1008057. PMID 1156566.
• Ishida N, Fujita H, Fukuda Y, Noguchi T, Doss M, Kappas A, Sassa S (maj 1992). "Cloning and expression of the defective genes from a patient with delta-aminolevulinate dehydratase porphyria". The Journal of Clinical Investigation. 89 (5): 1431–7. doi:10.1172/JCI115732. PMC 443012. PMID 1569184.
• Dawson SJ, White LA (maj 1992). "Treatment of Haemophilus aphrophilus endocarditis with ciprofloxacin". The Journal of Infection. 24 (3): 317–20. doi:10.1016/S0163-4453(05)80037-4. PMID 1602151.
• Astrin KH, Kaya AH, Wetmur JG, Desnick RJ (august 1991). "RsaI polymorphism in the human delta-aminolevulinate dehydratase gene at 9q34". Nucleic Acids Research. 19 (15): 4307. doi:10.1093/nar/19.15.4307-a. PMC 328595. PMID 1678509.
• Wetmur JG, Kaya AH, Plewinska M, Desnick RJ (oktobar 1991). "Molecular characterization of the human delta-aminolevulinate dehydratase 2 (ALAD2) allele: implications for molecular screening of individuals for genetic susceptibility to lead poisoning". American Journal of Human Genetics. 49 (4): 757–63. PMC 1683158. PMID 1716854.
• Plewinska M, Thunell S, Holmberg L, Wetmur JG, Desnick RJ (juli 1991). "delta-Aminolevulinate dehydratase deficient porphyria: identification of the molecular lesions in a severely affected homozygote". American Journal of Human Genetics. 49 (1): 167–74. PMC 1683193. PMID 2063868.
• Potluri VR, Astrin KH, Wetmur JG, Bishop DF, Desnick RJ (juli 1987). "Human delta-aminolevulinate dehydratase: chromosomal localization to 9q34 by in situ hybridization". Human Genetics. 76 (3): 236–9. doi:10.1007/BF00283614. PMID 3036687. S2CID 32211471.
• Gibbs PN, Jordan PM (juni 1986). "Identification of lysine at the active site of human 5-aminolaevulinate dehydratase". The Biochemical Journal. 236 (2): 447–51. doi:10.1042/bj2360447. PMC 1146860. PMID 3092810.
• Wetmur JG, Bishop DF, Cantelmo C, Desnick RJ (oktobar 1986). "Human delta-aminolevulinate dehydratase: nucleotide sequence of a full-length cDNA clone". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 83 (20): 7703–7. Bibcode:1986PNAS...83.7703W. doi:10.1073/pnas.83.20.7703. PMC 386789. PMID 3463993.
• Wetmur JG, Bishop DF, Ostasiewicz L, Desnick RJ (1986). "Molecular cloning of a cDNA for human delta-aminolevulinate dehydratase". Gene. 43 (1–2): 123–30. doi:10.1016/0378-1119(86)90015-6. PMID 3758678.
• Doss M, von Tiepermann R, Schneider J (1981). "Acute hepatic porphyria syndrome with porphobilinogen synthase defect". The International Journal of Biochemistry. 12 (5–6): 823–6. doi:10.1016/0020-711X(80)90170-6. PMID 7450139.
• Kaya AH, Plewinska M, Wong DM, Desnick RJ, Wetmur JG (januar 1994). "Human delta-aminolevulinate dehydratase (ALAD) gene: structure and alternative splicing of the erythroid and housekeeping mRNAs". Genomics. 19 (2): 242–8. doi:10.1006/geno.1994.1054. PMID 8188255.
• Akagi R, Yasui Y, Harper P, Sassa S (septembar 1999). "A novel mutation of delta-aminolaevulinate dehydratase in a healthy child with 12% erythrocyte enzyme activity". British Journal of Haematology. 106 (4): 931–7. doi:10.1046/j.1365-2141.1999.01647.x. PMID 10519994. S2CID 24044521.
• Akagi R, Shimizu R, Furuyama K, Doss MO, Sassa S (mart 2000). "Novel molecular defects of the delta-aminolevulinate dehydratase gene in a patient with inherited acute hepatic porphyria". Hepatology. 31 (3): 704–8. doi:10.1002/hep.510310321. PMID 10706561. S2CID 8998084.
• Kervinen J, Jaffe EK, Stauffer F, Neier R, Wlodawer A, Zdanov A (juli 2001). "Mechanistic basis for suicide inactivation of porphobilinogen synthase by 4,7-dioxosebacic acid, an inhibitor that shows dramatic species selectivity". Biochemistry. 40 (28): 8227–36. CiteSeerX 10.1.1.374.9639. doi:10.1021/bi010656k. PMID 11444968.

Vanjski linkovi

• Lokacija ljudskog genoma ALAD i stranica sa detaljima o genu ALAD u UCSC Genome Browseru.
• delta-Aminolevulinic Acid Dehydratase na US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
• http://www.omim.org/entry/125270?search=pbgs&highlight=pbgs