Ugrás a tartalomhoz

Karnitin-O-acetiltranszferáz

Ellenőrzött
A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Karnitin-O-acetiltranszferáz
Azonosítók
JelCRAT, CAT1, CAT
Entrez1384
OMIM600184
RefSeqNM_000755
UniProtP43155
PDB1NM8
Egyéb adatok
EC-szám2.3.1.7
Lokusz9. krom. q34.11

A karnitin-O-acetiltranszferáz, más néven karnitin-acetiltranszferáz (CRAT vagy CAT)[1] (EC 2.3.1.7) a CRAT gén által kódolt enzim, mely az alábbi reakciót katalizálja:

acetil-CoA + karnitin CoA + acetilkarnitin

ahol a karnitin hidroxilcsoportjában cseréli le a hidrogénatomot az acetilcsoport.[2]

Így az enzim szubsztrátjai lehetnek acetil-CoA és karnitin, termékei pedig CoA és O-acetilkarnitin. Ez erősen reverzibilis, és nem függ a szubsztrátok kötési sorrendjétől.[2]

A CRAT-mRNS-ek különböző elhelyezkedését a sejtben okozhatja a CRAT gén alternatív splicingja, ezt a peroxiszomális és mitokondriális CRAT cDNS-ek divergens szekvenciái és a divergenciahelyen lévő intron is alátámasztja. A gén alternatív splicingja 3 különböző izoformát eredményez, ezek egyike N-terminális mitokondriális tranzitpeptidet tartalmaz, és mitokondriumokban található.[3]

Nómenklatúra

[szerkesztés]

Ez az enzim a transzferáz, ezen belül nem aminoacilcsoportokat szállító aciltranszferáz. Szabályos neve acetil-CoA:karnitin O-acetiltranszferáz. További gyakori nevei acetil-CoA-karnitin-O-acetiltranszferáz, acetilkarnitintranszferáz, karnitin-acetil-koenzim A-transzferáz, karnitin-acetiláz, karnitin-acetiltranszferáz, karnitin-acetil-koenzim-A-transzferáz és CATC. Az enzim részt vesz az alanin és az aszpartát metabolizmusában.

Szerkezet

[szerkesztés]

A karnitin-acetiltranszferáz molekulatömege mintegy 70 kDa, és közel 600 aminosavat tartalmaz. A CRAT 2 doménből áll, egy N- és egy C-doménből, és 20 α-hélixet és 16 β-redőt tartalmaz. Az N-domén 8 szálas β-redő, melyet két oldalról 8 α-hélix vesz körül. A C-domént hatszálas vegyes β-redő és 11 α-hélix alkotja.

A két domén magjának szerkezete erősen hasonló, noha az aminosavaknak csak 4%-a felel meg egymásnak.[1]

Aktív hely

[szerkesztés]

A His343 a CRAT katalitikus aminosava.[4] Ez az enzim C- és N-doménje közt található a CRAT közepén. Két 15–18 Å-ös csatornával érhető el, mely ezt ellentétes oldalakról közelíti meg. E csatornákat használják a CRAT szubsztrátjai: az egyiket a karnitin, a másikat a CoA. A His343 oldallánca különös módon helyezkedik el, a δ1 nitrogénjének H-kötésével az aminosavak egyik karbonilcsoportján lévő oxigénhez.[1][5][6]

CoA-kötőhely

[szerkesztés]

Mivel a CRAT CoA-t köt, nem acetil-CoA-t, feltehetően a CRAT hidrolizálhatja az acetil-CoA-t, mielőtt a CoA-csoporttal kölcsönhat a kötőhelyen.[1] A CoA lineárisan kötődik, pantotenátkarja köt az aktív helyhez. Itt ennek terminális SH-csoportja és az ε2 nitrogén a katalitikus His343 oldalláncon hidrogénkötést mutat. A CoA 3’-foszfátja kölcsönhat a Lys419-cel és a Lys423-mal. Ezenkívül az Asp430 és a Glu453 közvetlen hidrogénkötést létesítenek. Bármelyikük mutációja csökkenti a CRAT-aktivitást.[7][8]

Karnitinkötő hely

[szerkesztés]

A karnitin a CRAT-t részben hajtottan köti, HO- és CO-csoportja ellentétes irányba mutat. E hely a C-domén β-redőjéből és az N-domén bizonyos aminosavjaiból áll. A kötés után a karnitin egy oldala az enzimen kívül marad. A CoA-hoz hasonlóan a karnitin is a His343 ε2-nitrogénjével létesít H-kötést a 3-OH csoport révén. E CRAT-katalízis a karnitin esetén sztereospecifikus, ugyanis a 3-OH csoport sztereoizomerje nem tud eléggé kölcsönhatni a CRAT karnitinkötő helyével. A CRAT konformációja a karnitinkötés után kissé változik.[1][9][10]

Funkció

[szerkesztés]

Enzimmechanizmus

[szerkesztés]

A CRAT aktív helyén lévő His343 bázis és képes deprotonálni a CoA tiol- vagy a karnitin 3’-hidroxilcsoportját a reakció irányától függően. A CRAT szerkezete ezt a His343 és a szubsztrátok közti hidrogénkötés létesítésével optimalizálja. A deprotonált csoport az acetil-CoA vagy -karnitin acetilcsoportját leválasztja. A reakció közvetlenül történik His343-acetil köztitermék nélkül.

Hidrolízis

[szerkesztés]

A katalízis a két szubsztrát egyikével is végbemehet. Ha acetil-CoA vagy acetilkarnitin kötődik a CRAT-hoz, a másik kötőhelybe acetilcsoport-akceptorként víz kerülhet.

Szubsztrátasszisztált katalízis

[szerkesztés]

A karnitin trimetilammónium-csoportja feltehetően segíti a CRAT katalízisét. Ez pozitív töltésű, stabilizálva a köztitermék oxoaniont. Ezt alátámasztja, hogy a karnitin pozitív töltése szükséges a katalízishez, bár az aktív helyhez kötéshez nem. Ezt trimetilammónium-csoport nélküli karnitinanalóggal igazolták. A vegyület képes volt versengeni a CRAT-kötésben, de nem tudott reakciót indukálni.[11] A szubsztrátasszisztált katalízis a szintetikusszubsztrát-specificitás növelésének új lehetőségét adta.[12]

Biológiai funkció

[szerkesztés]

A CRAT-aktivitás szükséges a sejtciklus G1 fázisból S fázisba lépéséhez.[13]

Klinikai jelentősége

[szerkesztés]

Az öröklött CRAT-aktivitás-hiány súlyos szív- és neurológiai problémák magasabb kockázatát okozza.[1]

Alzheimer-kór esetén csökkent CRAT-aktivitás mutatható ki.[1]

A CRAT és enzimcsaládja fontos célpontok lehetnek a 2-es típusú cukorbetegség és más betegségek terápiás kezelésében.[14][15][16]

Kölcsönhatások

[szerkesztés]

A CRAT kölcsönhatásba lép a NEDD8-cal, a PEX5-tel és a SUMO1-gyel.[3]

Jegyzetek

[szerkesztés]
  1. a b c d e f g Jogl G, Tong L (2003. január 1.). „Crystal structure of carnitine acetyltransferase and implications for the catalytic mechanism and fatty acid transport”. Cell 112 (1), 113–22. o. DOI:10.1016/S0092-8674(02)01228-X. PMID 12526798. 
  2. a b Bieber LL (1988). „Carnitine”. Annual Review of Biochemistry 57, 261–83. o. DOI:10.1146/annurev.bi.57.070188.001401. PMID 3052273. 
  3. a b Entrez Gene: CRAT carnitine acetyltransferase
  4. McGarry JD, Brown NF (1997. február 1.). „The mitochondrial carnitine palmitoyltransferase system. From concept to molecular analysis”. European Journal of Biochemistry 244 (1), 1–14. o. DOI:10.1111/j.1432-1033.1997.00001.x. PMID 9063439. 
  5. Jogl G, Hsiao YS, Tong L (2004. november 1.). „Structure and function of carnitine acyltransferases”. Annals of the New York Academy of Sciences 1033 (1), 17–29. o. DOI:10.1196/annals.1320.002. PMID 15591000. 
  6. Wu D, Govindasamy L, Lian W, Gu Y, Kukar T, Agbandje-McKenna M, McKenna R (2003. április 1.). „Structure of human carnitine acetyltransferase. Molecular basis for fatty acyl transfer”. The Journal of Biological Chemistry 278 (15), 13159–65. o. DOI:10.1074/jbc.M212356200. PMID 12562770. 
  7. Ramsay RR, Gandour RD, van der Leij FR (2001. március 1.). „Molecular enzymology of carnitine transfer and transport”. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Protein Structure and Molecular Enzymology 1546 (1), 21–43. o. DOI:10.1016/S0167-4838(01)00147-9. PMID 11257506. 
  8. Hsiao YS, Jogl G, Tong L (2006. szeptember 1.). „Crystal structures of murine carnitine acetyltransferase in ternary complexes with its substrates”. The Journal of Biological Chemistry 281 (38), 28480–7. o. DOI:10.1074/jbc.M602622200. PMID 16870616. PMC 2940834. 
  9. Cronin CN (1997. szeptember 1.). „The conserved serine-threonine-serine motif of the carnitine acyltransferases is involved in carnitine binding and transition-state stabilization: a site-directed mutagenesis study”. Biochemical and Biophysical Research Communications 238 (3), 784–9. o. DOI:10.1006/bbrc.1997.7390. PMID 9325168. 
  10. Hsiao YS, Jogl G, Tong L (2004. július 1.). „Structural and biochemical studies of the substrate selectivity of carnitine acetyltransferase”. The Journal of Biological Chemistry 279 (30), 31584–9. o. DOI:10.1074/jbc.M403484200. PMID 15155726. 
  11. Saeed A, McMillin JB, Wolkowicz PE, Brouillette WJ (1993. szeptember 1.). „Carnitine acyltransferase enzymic catalysis requires a positive charge on the carnitine cofactor”. Archives of Biochemistry and Biophysics 305 (2), 307–12. o. DOI:10.1006/abbi.1993.1427. PMID 8373168. 
  12. Dall'Acqua W, Carter P (2000. január 1.). „Substrate-assisted catalysis: molecular basis and biological significance”. Protein Science 9 (1), 1–9. o. DOI:10.1110/ps.9.1.1. PMID 10739241. PMC 2144443. 
  13. Brunner S, Kramar K, Denhardt DT, Hofbauer R (1997. március 1.). „Cloning and characterization of murine carnitine acetyltransferase: evidence for a requirement during cell cycle progression”. The Biochemical Journal 322 (2), 403–10. o. DOI:10.1042/bj3220403. PMID 9065756. PMC 1218205. 
  14. Anderson RC (1998. február 1.). „Carnitine palmitoyltransferase: a viable target for the treatment of NIDDM?”. Current Pharmaceutical Design 4 (1), 1–16. o. PMID 10197030. 
  15. Giannessi F, Chiodi P, Marzi M, Minetti P, Pessotto P, De Angelis F, Tassoni E, Conti R, Giorgi F, Mabilia M, Dell'Uomo N, Muck S, Tinti MO, Carminati P, Arduini A (2001. július 1.). „Reversible carnitine palmitoyltransferase inhibitors with broad chemical diversity as potential antidiabetic agents”. Journal of Medicinal Chemistry 44 (15), 2383–6. o. DOI:10.1021/jm010889+. PMID 11448219. 
  16. Wagman AS, Nuss JM (2001. április 1.). „Current therapies and emerging targets for the treatment of diabetes”. Current Pharmaceutical Design 7 (6), 417–50. o. DOI:10.2174/1381612013397915. PMID 11281851. 

Fordítás

[szerkesztés]

Ez a szócikk részben vagy egészben a Carnitine O-acetyltransferase című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

Források

[szerkesztés]