Зміна дієти ферменту кофактором

Метадані цитування

Основний зміст

Певні молекулярні процеси є фундаментальними для всіх вільноживих організмів. Мінімальний набір генів, необхідних для життя, може становити лише кілька сотень, що можна зробити з порівняння послідовностей геномів різних організмів (1). Оскільки цей мінімальний набір настільки фундаментальний, було б особливо корисно зрозуміти вимоги та обмеження щодо мінімального обміну речовин. Розуміння цих параметрів повинно також дати уявлення про те, як спочатку еволюціонував метаболізм. Проте така спроба здається загрожує однією основною проблемою: якщо все життя вимагає важливої функції, як ми можемо вивчати життя без цієї функції?

На сторінці 499 цього випуску Lunzer et al. (2) звертається до фундаментальної проблеми еволюції метаболізму та вирішує цю дилему. Автори вибирають обмежену, але відносно незмінну ознаку метаболізму - біосинтез амінокислоти лейцин. Усі відомі форми життя потребують лейцину. Ті організми, які його синтезують, використовують фермент, який називається ізопропілмалатдегідрогеназа. У свою чергу, цей фермент використовує кофермент нікотинамід-аденин-динуклеотид (NA [D + +]) як акцептор гідриду під час окисного декарбоксилювання. Використання NA [D.s +.] Ізопропілмалатдегідрогеназою не тільки виявляється у всіх трьох сферах життя, але NA [D.s +.] Є єдиним кофактором, який, на даний момент, використовується цим ферментом. Отже, ми можемо припустити, що ця властивість біосинтезу лейцину є принаймні такою ж старою, як останній загальний предок сучасного життя.

Це інваріантне використання NA [D + +] могло б бути менш загадковим, якби не пов’язаний фермент циклу трикарбонової кислоти, ізоцитратдегідрогеназа, використовував NA [D + +] як кофактор у деяких видів, але використовував нікотинамід-аденин-динуклеотид фосфат (NAD [P.sup. +]) в інших. Чому ж тоді ізопропілмалатдегідрогеназа використовує лише NA [D.sup. +]? Хоча, очевидно, не існує природних ферментів, які могли б допомогти відповісти на це питання, проте це може бути вирішено за допомогою ферментної інженерії. Дослідження кінетики реакції та механізму ізоцитратдегідрогенази в поєднанні з кристалічними структурами та філогенетичним аналізом ізопропілмалатдегідрогенази (3) дозволили Lunzer et al. розробити форму ізопропілмалатдегідрогенази, яка використовувала б NAD [P.s +.] замість NA [D.s. +]. В.

Це попередній перегляд. Отримайте повний текст у своїй школі чи публічній бібліотеці.