论文摘要
辅酶A是一种广泛存在于生命有机体中的辅因子,对生命有机体的新陈代谢具有重要的作用。辅酶A的生物合成是以泛酸、ATP和L-半胱氨酸为底物通过5步酶促反应形成。这5步酶促反应依次是在泛酸激酶、磷酸泛酰半胱氨酸合成酶、磷酸泛酰半胱氨酸脱羧酶、磷酸泛酰巯基乙胺腺苷转移酶和脱磷酸辅酶A激酶的催化作用下完成的。磷酸泛酰半胱氨酸合成酶（PPCS）催化辅酶A合成途径的第二步反应,即催化在核苷三磷酸存在的条件下以磷酸泛酸（PPA）与L-半胱氨酸为底物生成磷酸泛酰半胱氨酸（PPC）的合成反应。在酿酒酵母中,Cab2蛋白具有PPCS的酶活性。为了探究酿酒酵母Cab2蛋白的催化机制,本文开展了相关研究。本文解析了Cab2及其与底物PPA、中间体4’-磷酸泛酰-CMP（PMT）和产物PPC的复合物结构。这些晶体结构为了解Cab2与配体分子的结合及其催化机制提供了一些重要的结构信息。首先,在Cab2与不同配体的复合物结构中,高度保守的Asn97残基的侧链γ-氨基通过水分子介导的氢键分别与PPA的羧基,PMT的CMP部分的磷酸基团和PPC的PPA部分的羰基结合。其次,Cab2通过其Lys281和相邻分子的Lys226残基的侧链ε-氨基与PPC半胱氨酸部分的羧基结合。其疏水核心则与半胱氨酸部分的巯基相互作用而稳定配体分子。该疏水核心可能对于Cab2的氨基酸选择性具有重要作用。再次,Cab2的α7螺旋其随后连接的的loop结构可能对于PPCS酶对ATP/CTP的选择性具有重要作用。最后,各配体分子（PPA、PMT和PPC）的PPA部分的羧基及Asn97残基的侧链Y-氨基在Cab2与不同配体的复合物结构中呈现不同的构象。另外,本文还通过ITC实验和酶活性实验对Cab2的相关生化性质进行了研究。ITC实验结果表明,PPA、CTP和ATP均能单独与Cab2结合,并且PPA与Cab2具有最高的亲和力。酶活性实验结果表明:酿酒酵母Cab2蛋白发挥酶活性依赖于二价金属离子Mn2+或Mg2+的存在;与人源PPCS相似,Cab2不仅能够利用ATP还能利用CTP来活化PPA;Cab2不仅能够利用半胱氨酸还能够利用胱氨酸进行酶促反应,这表明是由半胱氨酸的氨基而非巯基攻击中间体PMT形成产物PPC的;高度保守的Asn97、Asp214、Lys226和Lys281残基对于Cab2发挥酶活性具有重要作用。综合上述相关的体外生化实验结果和晶体结构分析结果,本研究提出了酿酒酵母Cab2的酶催化机制,丰富了对PPCS家族蛋白的认知。
论文目录
文章来源
类型: 博士论文
作者: 郑培义
导师: 牛立文
关键词: 催化机制,辅酶生物合成,晶体结构,磷酸泛酰半胱氨酸合成酶
来源: 中国科学技术大学
年度: 2019
分类: 基础科学
专业: 生物学
单位: 中国科学技术大学
分类号: Q55
总页数: 174
文件大小: 16806K
下载量: 200
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标签：催化机制论文; 辅酶生物合成论文; 晶体结构论文; 磷酸泛酰半胱氨酸合成酶论文;