Informatie

7.23: Enzymen - Biologie


Leerresultaten

Bespreek hoe enzymen functioneren als moleculaire katalysatoren

Een stof die een chemische reactie helpt plaatsvinden, wordt een katalysator genoemd en de moleculen die biochemische reacties katalyseren, worden enzymen genoemd. De meeste enzymen zijn eiwitten en vervullen de cruciale taak van het verlagen van de activeringsenergieën van chemische reacties in de cel. De meeste reacties die cruciaal zijn voor een levende cel gebeuren te langzaam bij normale temperaturen om van enig nut te zijn voor de cel. Zonder enzymen om deze reacties te versnellen, zou het leven niet kunnen voortduren. Enzymen doen dit door zich te binden aan de reactantmoleculen en deze zo vast te houden dat de chemische bindingsverbrekende en -vormende processen gemakkelijker plaatsvinden. Het is belangrijk om te onthouden dat enzymen niet veranderen of een reactie exergoon (spontaan) of endergonisch is. Dit komt omdat ze de vrije energie van de reactanten of producten niet veranderen. Ze verminderen alleen de activeringsenergie die nodig is om de reactie door te laten gaan (Figuur 1). Bovendien is een enzym zelf onveranderd door de reactie die het katalyseert. Zodra een reactie is gekatalyseerd, kan het enzym deelnemen aan andere reacties.

De chemische reactanten waaraan een enzym bindt, worden de substraten van het enzym genoemd. Er kunnen een of meer substraten zijn, afhankelijk van de specifieke chemische reactie. Bij sommige reacties wordt een enkel reactantsubstraat afgebroken tot meerdere producten. In andere kunnen twee substraten samenkomen om één groter molecuul te creëren. Twee reactanten kunnen ook een reactie binnengaan en beide worden gemodificeerd, maar ze verlaten de reactie als twee producten. De locatie in het enzym waar het substraat bindt, wordt de actieve plaats van het enzym genoemd. De actieve site is waar de "actie" plaatsvindt. Omdat enzymen eiwitten zijn, is er een unieke combinatie van zijketens van aminozuren in de actieve plaats. Elke zijketen wordt gekenmerkt door verschillende eigenschappen. Ze kunnen groot of klein zijn, zwak zuur of basisch, hydrofiel of hydrofoob, positief of negatief geladen of neutraal. De unieke combinatie van zijketens creëert een zeer specifieke chemische omgeving binnen de actieve site. Deze specifieke omgeving is geschikt om te binden aan één specifiek chemisch substraat (of substraten).

Actieve sites zijn onderhevig aan invloeden van de lokale omgeving. Het verhogen van de omgevingstemperatuur verhoogt in het algemeen de reactiesnelheden, al dan niet door enzymen gekatalyseerd. Temperaturen buiten een optimaal bereik verminderen echter de snelheid waarmee een enzym een ​​reactie katalyseert. Hoge temperaturen zullen er uiteindelijk voor zorgen dat enzymen denatureren, een onomkeerbare verandering in de driedimensionale vorm en daarmee de functie van het enzym. Enzymen zijn ook geschikt om het beste te functioneren binnen een bepaald pH- en zoutconcentratiebereik, en net als bij temperatuur kunnen extreme pH- en zoutconcentraties ervoor zorgen dat enzymen denatureren.

Gedurende vele jaren dachten wetenschappers dat enzym-substraatbinding op een eenvoudige "slot-en-sleutel"-manier plaatsvond. Dit model beweerde dat het enzym en het substraat perfect bij elkaar passen in één onmiddellijke stap. Huidig ​​​​onderzoek ondersteunt echter een model dat geïnduceerde fit wordt genoemd (Figuur 2). Het model met geïnduceerde fit breidt het lock-and-key-model uit door een meer dynamische binding tussen enzym en substraat te beschrijven. Naarmate het enzym en het substraat samenkomen, veroorzaakt hun interactie een milde verschuiving in de structuur van het enzym die een ideale bindingsregeling tussen enzym en substraat vormt.

Wanneer een enzym zijn substraat bindt, wordt een enzym-substraatcomplex gevormd. Dit complex verlaagt de activeringsenergie van de reactie en bevordert de snelle voortgang ervan op een van de vele mogelijke manieren. Op een basisniveau bevorderen enzymen chemische reacties waarbij meer dan één substraat betrokken is door de substraten samen te brengen in een optimale oriëntatie voor reactie. Een andere manier waarop enzymen de reactie van hun substraten bevorderen, is door een optimale omgeving binnen de actieve plaats te creëren waarin de reactie kan plaatsvinden.

Carrière in actie: ontwikkelaar van farmaceutische geneesmiddelen

Enzymen zijn belangrijke componenten van metabole routes. Begrijpen hoe enzymen werken en hoe ze kunnen worden gereguleerd, zijn de belangrijkste principes achter de ontwikkeling van veel van de farmaceutische geneesmiddelen die momenteel op de markt zijn. Biologen die op dit gebied werken, werken samen met andere wetenschappers om medicijnen te ontwerpen.

Overweeg bijvoorbeeld statines - statines is de naam die wordt gegeven aan een klasse geneesmiddelen die het cholesterolgehalte kunnen verlagen. Deze verbindingen zijn remmers van het enzym HMG-CoA-reductase, het enzym dat cholesterol synthetiseert uit lipiden in het lichaam. Door dit enzym te remmen, kan het cholesterolgehalte dat in het lichaam wordt gesynthetiseerd, worden verlaagd. Evenzo is paracetamol, in de volksmond op de markt gebracht onder de merknaam Tylenol, een remmer van het enzym cyclo-oxygenase. Hoewel het wordt gebruikt om koorts en ontsteking (pijn) te verlichten, is het werkingsmechanisme nog steeds niet volledig begrepen.

Hoe worden drugs ontdekt? Een van de grootste uitdagingen bij het ontdekken van medicijnen is het identificeren van een medicijndoelwit. Een medicijndoelwit is een molecuul dat letterlijk het doelwit is van het medicijn. In het geval van statines is HMG-CoA-reductase het medicijndoelwit. Drugsdoelen worden geïdentificeerd door nauwgezet onderzoek in het laboratorium. Het identificeren van het doelwit alleen is niet genoeg; wetenschappers moeten ook weten hoe het doelwit in de cel werkt en welke reacties misgaan bij ziekte. Zodra het doelwit en de route zijn geïdentificeerd, begint het eigenlijke proces van medicijnontwerp. In deze fase werken chemici en biologen samen om moleculen te ontwerpen en te synthetiseren die een bepaalde reactie kunnen blokkeren of activeren. Dit is echter nog maar het begin: als en wanneer een prototype van een geneesmiddel zijn functie met succes uitoefent, wordt het onderworpen aan vele tests, van in vitro-experimenten tot klinische proeven voordat het goedkeuring kan krijgen van de Amerikaanse Food and Drug Administration. de markt.

Veel enzymen werken niet optimaal, of zelfs helemaal niet, tenzij ze gebonden zijn aan andere specifieke niet-eiwit-helpermoleculen. Ze kunnen tijdelijk binden via ionische of waterstofbruggen, of permanent via sterkere covalente bindingen. Binding aan deze moleculen bevordert de optimale vorm en functie van hun respectievelijke enzymen. Twee voorbeelden van dit soort helpermoleculen zijn cofactoren en co-enzymen. Cofactoren zijn anorganische ionen zoals ionen van ijzer en magnesium. Co-enzymen zijn organische hulpmoleculen, die met een atomaire basisstructuur bestaande uit koolstof en waterstof. Net als enzymen nemen deze moleculen deel aan reacties zonder zelf te worden veranderd en worden ze uiteindelijk gerecycled en hergebruikt. Vitaminen zijn de bron van co-enzymen. Sommige vitamines zijn de voorlopers van co-enzymen en andere werken direct als co-enzymen. Vitamine C is een direct co-enzym voor meerdere enzymen die deelnemen aan de opbouw van het belangrijke bindweefsel, collageen. Daarom wordt de enzymfunctie gedeeltelijk gereguleerd door de overvloed aan verschillende cofactoren en co-enzymen, die kunnen worden geleverd door het dieet van een organisme of, in sommige gevallen, door het organisme kunnen worden geproduceerd.


Boekenplank

NCBI boekenplank. Een dienst van de National Library of Medicine, National Institutes of Health.

Gilbert SF. Ontwikkelingsbiologie. 6e editie. Sunderland (MA): Sinauer Associates 2000.

  • In overleg met de uitgever is dit boek toegankelijk via de zoekfunctie, maar kan niet worden doorgebladerd.


Technieken voor stollingstijd

F.K. BELLER, . WILLIAM WALKER, in trombose en bloedingsstoornissen, 1971

Een trombinegeneratie

Bij de trombinegeneratietest wordt het voorkomen van trombine in het testmonster (volbloed of opnieuw verkalkt plasma) gedetecteerd door subsampling in fibrinogeen, waarvan de stollingstijd wordt bepaald. Aangezien het fibrinogeenpreparaat relatief vrij is van protrombine, is dit indicatorsysteem een ​​maat voor trombine in de incubatiebuis. De stollingstijd van de fibrinogeenmonsters kan worden gerelateerd aan de incubatietijd en er kan een curve worden getrokken die het verschijnen en verdwijnen van trombine weergeeft. Wanneer monsters uit volbloed worden verwijderd en op trombineactiviteit worden getest door ze over te brengen in fibrinogeen, kan enige tijd geen trombineactiviteit worden gedetecteerd. Wanneer de coagulatie begint, komt er plotseling veel trombine vrij en wordt het gevormd, zelfs nadat de fibrinevorming is voltooid. Trombinevorming vindt plaats vanwege de ontwikkeling van een krachtige protrombine-omzettende stof. Er is echter een vertragingsfase voordat dit protrombineconversieprincipe wordt gevormd. Wanneer de vorming van het protrombineconversieprincipe mislukt, kan de vorming van trombine vertraagd of suboptimaal zijn. Protrombineconversie kan ook onvolledig zijn. Dit laatste punt kan worden getest nadat de trombineverdwijning is voltooid door hersenextract aan de incubatiebuis toe te voegen en te bepalen of er nog meer trombine wordt gevormd.


Resultaten en discussie

Enzymproductie

Een 1,3-1,4-β-glucaan-afbrekende draadschimmel werd geïsoleerd uit een moutsilo in een brouwerij. Deze zygomycete-microschimmel werd geïdentificeerd als: Rhizopus microsporus var. microsporus door rcDNA-analyse. Het groeide sterk in vloeibaar medium dat chitine als enige koolstofbron bevatte, en produceerde aanzienlijke hoeveelheden β-glucanase-activiteit (Figuur 1) die in staat was om gerst-β-glucaan (1,3-1,4-β-glucaan) volledig te hydrolyseren. . De specificiteit van substraathydrolyse door dit enzym (tabel 2) ondersteunt de aanname dat het tot de categorie 3.2.1.73 behoort volledig. De induceerbare aard van de productie van 1,3-1,4-β-glucanase is al gemeld voor 1,3-β-glucanase uit Trichoderma sp. [27]. Hoewel cellulose en xylaan ook inductoren waren, werden de enzymniveaus die werden uitgescheiden in aanwezigheid van deze koolhydraten als kleiner beschouwd dan de activiteit die door chitine wordt geïnduceerd. In kweken die onder roeren (120 rpm) bij 40°C werden gekweekt, nam de enzymactiviteit binnen 24 uur na groei toe van een minimum tot een maximum. Er is gemeld dat verschillende andere micro-organismen, waaronder: Bacillus sp. [15]Trichoderma sp. [16], Talaromyces emersoni [17], en Rhizobium sp. [2], produceren 1,3-1,4-β-glucanase-enzymen die momenteel in de brouwerij-industrie worden gebruikt. Afhankelijk van het substraat (β-glucaan) dat als inductor wordt gebruikt, kan de productie van de glucanasen voor industriële toepassing echter erg duur zijn, tot het punt dat het als economisch onbetaalbaar wordt beschouwd [28]. Chitine, aan de andere kant, is een relatief goedkope en gemakkelijk verkrijgbare koolstofbron in vergelijking met gerst-β-glucaan en laminarine. Het vermogen dus van R. microsporus var. microsporus om 1,3-1,4-β-glucanase te produceren in aanwezigheid van chitine, bevordert het gebruik ervan op industriële schaal.

Tijdsverloop van de productie van 1,3-1,4-β-glucanase door Rhizopus microsporus var. microsporus in aanwezigheid van 0,5% xylaan, cellulose of chitine bij een temperatuur van 40°C en 120 rpm

Enzymzuivering

Het cultuursupernatant van R. microsporus var. microsporus gekweekt in vloeibaar medium dat chitine bevatte, werd 10-voudig geconcentreerd door ultrafiltratie, met gebruikmaking van een 10 kDa afsnijmembraan. In het filtraat werd geen 1,3-1,4-β-glucanase-activiteit gevonden. Chromatografie van het concentraat op een Sephacryl S-100 gelfiltratiekolom (niet getoond) gevolgd door chromatografie op een SP-Sepharose-ionenuitwisselingskolom resulteerde in elutie van twee eiwitpieken (PGI en PGII) (Figuur 2). Terwijl de PGI-eiwitten inactief waren, vertoonde het PGII-eiwit (fracties 22-34) aanzienlijke activiteit tegen 1,3-1,4-β-glucaan. Een samenvatting van de zuiveringsstappen van de 1,3-1,4-β-glucanase geproduceerd door de R. microsporus var. microsporus wordt getoond in tabel 1. Het enzym werd 55,529-voudig gezuiverd (Figuur 3) met een opbrengst van 114,912% en een specifieke activiteit van 12,596 U.mg-1. De molecuulmassa van het PGII-eiwit was 36,5 kDa, zoals aangegeven door SDS-PAGE-analyse (Figuur 3). Deze waarde is vergelijkbaar met die (33,7 kDa) bepaald door massaspectrometrie-analyse voor dit enzym (Figuur 3). Terwijl 1,3-1,4-β-glucanasen van Bacillus sp. hebben kleinere molecuulmassa's variërend in het bereik van 25-30 kDa [2], de enzymen van Clostridium thermocellum (38 kDa) [34], Bacteroides succinogenes (37 kDa) [33] en Talaromyces emersoni (40,7 kDa) [2] toonde vergelijkbare molecuulmassawaarden.

Ionenuitwisselingschromatografie (SP-Sepharose-kolom) van het geconcentreerde kweekfiltraat van Rhizopus microsporus var. microsporus gekweekt in vloeibaar medium dat 0,5% chitine bevat.

SDS-PAGE (A) en MALDI-TOF massaspectrometrie (B) analyse van het gezuiverde 1,3-1,4-β-glucanase van Rhizopus microsporus var. microsporus. A: regel 1, molecuulgewichtmerkers, regel 2, PGI-eiwitfractie, regel 3, PGII-eiwitfractie.

Enzym specificiteit

De R. microsporus gezuiverd β-glucanase werd getest op zijn vermogen om verschillende andere glucaansubstraten te hydrolyseren. Zoals te zien is in tabel 2, werd alleen het bar-glucaan van gerst efficiënt gehydrolyseerd, zoals blijkt uit de veel hogere netto-absorptie. In vergelijking met de activiteit tegen het 1,3-1,4-β-glucaan, werd door het enzym een ​​zeer lage of helemaal geen activiteit aangetoond tegen de substraten laminarine (1,3-β-glucaan) en CM-cellulose (oplosbaar 1,4-β-glucaan), wat duidelijk aangeeft dat het enzym kan worden beschouwd als een lid van de EC 3.2.1.73-enzymcategorie.

Effect van pH en temperatuuroptima

Het effect van pH en temperatuur op de activiteit van het gezuiverde 1,3-1,4-β-glucanase uit Rhizopus microsporus var. microsporus wordt getoond in respectievelijk figuren 4 en 5. Bij 50°C vertoonde het enzym substantiële activiteit in het pH-bereik van 2 tot 6. Maximale activiteit werd geregistreerd in het bereik van 4 tot 5. Er werd geen enzymactiviteit gedetecteerd bij pH hoger dan 6 (Figuur 4). Bij pH 5,0 was het gezuiverde enzym in hoofdzaak actief in het temperatuurbereik van 20°C tot 65°C. Maximale activiteit werd gedetecteerd bij 50°C en 60°C, wat aangeeft dat de optimale temperatuur voor glucaanhydrolyse 55°C is (Figuur 5). De optimale pH- en temperatuurwaarden bepaald voor het gezuiverde 1,3-1,4-β-glucanase uit R. microsporus var. microsporus waren vergelijkbaar met die bepaald voor 1,3-1,4-β-glucanasen van verschillende andere schimmels en bacteriën [2]. Bovendien zijn deze waarden vergelijkbaar met die van enzymen die momenteel in de brouwerij-industrie worden gebruikt [11, 2]. Het gezuiverde 1,3-1,4-β-glucanase behield 100% en 87% van zijn activiteit na incubatie gedurende respectievelijk 2 uur en 24 uur bij 50°C. De halfwaardetijden van het enzym bij temperaturen van 60°C en 70°C bleken respectievelijk 10 min en 1 min te zijn. Bij 50°C was de halfwaardetijd 72 uur (gegevens niet getoond). Voor hydrolyse van β-glucan door een nieuwe 1,3-1,4-β-glucanase geproduceerd door Bacillus halodurans C-125was het pH-optimum tussen 6 en 8 en het temperatuuroptimum was 60°C. Na 2 uur incubatie bij 50°C en 60°C bleef de resterende activiteit respectievelijk 100% en 50%. De enzymatische activiteit werd opgeheven na 3 min incubatie bij 70°C. De optimale temperatuur voor hydrolyse van korstmos door een 1,3-1,4-β-glucanase van Bacteroides succinogenes bij pH 6,0 was 50°C [33].

Effect van pH op de activiteit van het gezuiverde 1,3-1,4-β-glucanase van Rhizopus microsporus var. microsporus, bij 50°C.

Effect van temperatuur op de activiteit van het gezuiverde 1,3-1,4-β-glucanase van Rhizopus microsporus var. microsporus, bij pH 5,0.

Effect van metaalionen

Het effect van verschillende ionen op de activiteit van het gezuiverde 1,3-1,4-β-glucanase geproduceerd door R. microsporus var. microsporus wordt getoond in Tabel 3. Het enzym was gevoelig voor koper en redelijk gevoelig voor zink en mangaan, maar ongevoelig voor magnesium, calcium en aluminium (Tabel 3). Glucanasen geproduceerd door Rhizopus oryzae [29], Bacillus clausii [30], Bacillus halodurans [32] en Trichoderma harzianum [31] vertonen een vergelijkbare gevoeligheid als het tweewaardige metaalion koper.

Kinetische parameters

Het gezuiverde 1,3-1,4-β-glucanase geproduceerd door R. microsporus var. microsporus gehydrolyseerd 1,3 – 1,4-β-glucaan op een Michaelis-Menten-manier (Figuur 7). Kinetische parameters werden berekend met behulp van een Michaelis-Menten-plot met een niet-lineair regressiegegevensanalyseprogramma [10]. Waarden van 19,8 mg.mL-1, 12,7s-1 en 16,5 U.mL-1 werden bepaald voor respectievelijk Km, Kcat en Vmax. Km-waarden van 1,2 – 1,5 mg.mL -1 voor hydrolyse van gerst β-glucaan en 0,8 – 2 mg.mL -1 voor korstmos werden gerapporteerd voor het 1,3-1,4-β-glucanase geproduceerd door Bacillus sp [2 ]. Voor hydrolyse van korstmos door een 1,3-1,4-β-glucanase geproduceerd door Bacteroides succinogenes. [33].

Hydrolyse (μmol·min -1 ·mL -1) van β-glucan door het gezuiverde 1,3-1,4-β-glucanase uit Rhizopus microsporus var. microsporus, in aanwezigheid van verschillende concentraties 1,3-1,4-β-glucaan.

Capillaire viscosimetrie en filtratiesnelheid

De specifieke filtratiesnelheid en specifieke viscositeitsgraad van het beslag na incubatie met het 1,3-1,4-β-glucanase van R. microsporus var microsporus werden vergeleken met die waarden berekend voor twee commerciële β-glucanasen die momenteel in de brouwerij-industrie worden gebruikt. De resultaten zijn weergegeven in Tabellen 4 en 5. Zelfs bij een lagere enzymconcentratie kan het 1,3-1,4-β-glucanase van R. microsporus var microsporus veroorzaakte een grotere verlaging van de filtratiesnelheid (20,4%) van het beslag (tabel 4). Soortgelijke resultaten werden verkregen voor de specifieke viscositeit van het brouwersbeslag na behandeling met de drie β-glucanasen (tabel 5).


Inhoud

Squaleen is de biochemische voorloper van steroïden. [8] De squaleenconversie begint met oxidatie (via squaleenmono-oxygenase) van een van zijn terminale dubbele bindingen, wat resulteert in 2,3-oxidosqualeen. Vervolgens ondergaat het een door enzymen gekatalyseerde cyclisatie om lanosterol te produceren, dat in een meerstapsproces kan worden omgezet in andere steroïden zoals cholesterol en ergosterol door de verwijdering van drie methylgroepen, de reductie van één dubbele binding door NADPH en de migratie van de andere dubbele binding.

Squaleen is een oud molecuul. In planten is squaleen de voorloper van stigmasterol. Bij bepaalde schimmels is het de voorloper van ergosterol. Blauwalgen en sommige bacteriën produceren echter geen squaleen. [ citaat nodig ]

Squaleen wordt gebiosynthetiseerd door twee moleculen farnesylpyrofosfaat te koppelen. De condensatie vereist NADPH en het enzym squaleensynthase.

Klik op genen, eiwitten en metabolieten hieronder om naar de respectievelijke artikelen te linken. [§ 1]

Squaleen wordt commercieel bereid uit geranylaceton. [9]

Gebruik als adjuvans in vaccins

Immunologische adjuvantia zijn stoffen, toegediend in combinatie met een vaccin, die het immuunsysteem stimuleren en de respons op het vaccin verhogen. Squaleen is zelf geen adjuvans, maar het is gebruikt in combinatie met oppervlakteactieve stoffen in bepaalde adjuvansformuleringen. [4]

Een adjuvans dat squaleen gebruikt, is het gepatenteerde MF59 van Seqirus, dat wordt toegevoegd aan griepvaccins om de immuunrespons van het menselijk lichaam te stimuleren door de productie van CD4-geheugencellen. Het is het eerste olie-in-water griepvaccinadjuvans dat op de markt wordt gebracht in combinatie met een seizoensinfluenzavirusvaccin. Het werd in de jaren negentig ontwikkeld door onderzoekers van Ciba-Geigy en Chiron, beide bedrijven werden vervolgens overgenomen door Novartis. [4] Novartis werd later overgenomen door CSL Bering en richtte het bedrijf Seqirus op. Het is aanwezig in de vorm van een emulsie en wordt toegevoegd om het vaccin immunogeen te maken. [4] Het werkingsmechanisme blijft echter onbekend. MF59 is in staat om een ​​aantal genen aan te zetten die gedeeltelijk overlappen met die welke door andere adjuvantia worden geactiveerd. [10] Hoe deze veranderingen worden geactiveerd, is tot op heden onduidelijk, er zijn geen receptoren geïdentificeerd die op MF59 reageren. Een mogelijkheid is dat MF59 het celgedrag beïnvloedt door het lipidenmetabolisme te veranderen, namelijk door accumulatie van neutrale lipiden in de doelcellen te induceren. [11] Een griepvaccin genaamd FLUAD dat MF59 als adjuvans gebruikte, werd goedgekeurd voor gebruik in de VS bij mensen van 65 jaar en ouder, te beginnen met het griepseizoen 2016-2017. [12]

Een meta-analyse uit 2009 beoordeelde gegevens van 64 klinische onderzoeken met griepvaccins met het squaleenbevattende adjuvans MF59 en vergeleek deze met de effecten van vaccins zonder adjuvans. De analyse meldde dat de vaccins met adjuvans geassocieerd waren met iets lagere risico's op chronische ziekten, maar dat geen van beide typen vaccins het aantal auto-immuunziekten veranderde. er kan een klinisch voordeel zijn ten opzichte van niet-MF59-bevattende vaccins". [13]

Controverses

Pogingen om squaleen te koppelen aan het Golfoorlogsyndroom zijn ontkracht. [14] [15] [16] [17]

In 2020 uitten natuurbeschermers hun bezorgdheid over de mogelijke slachting van haaien om squaleen te verkrijgen voor een COVID-19-vaccin. [18]

Milieu- en andere zorgen over de jacht op haaien hebben de winning uit andere bronnen gemotiveerd. Plantaardige bronnen (voornamelijk plantaardige oliën) omvatten amarantzaad, rijstzemelen, tarwekiemen en olijven. [19] Er wordt ook gebruik gemaakt van biosynthetische processen waarbij gebruik wordt gemaakt van genetisch gemanipuleerde gisten of bacteriën. [20] [21]

Toxicologische studies geven aan dat squaleen in de concentraties die in cosmetica worden gebruikt, een lage acute toxiciteit heeft en geen significant contactallergeen of irriterend is. [22] [23]

De Wereldgezondheidsorganisatie en het Amerikaanse ministerie van Defensie hebben beide uitgebreide rapporten gepubliceerd waarin wordt benadrukt dat squaleen van nature voorkomt, zelfs in oliën van menselijke vingerafdrukken. [4] [24] De WHO legt verder uit dat squaleen sinds 1997 aanwezig is in meer dan 22 miljoen griepvaccins die aan patiënten in Europa zijn gegeven en dat er nooit significante vaccingerelateerde bijwerkingen zijn geweest. [4]


UDP-N-acetylglucosaminedifosforylase

De twee substraten van dit enzym zijn dus UTP en [N-acetyl-alfa-D-glucosamine 1-fosfaat, terwijl de twee producten difosfaat en UDP-N-acetyl-D-glucosamine zijn. Dit enzym neemt deel aan het metabolisme van aminosuikers.

Dit enzym behoort tot de familie van transferasen, met name die welke fosforbevattende nucleotidegroepen (nucleotidyltransferasen) overdragen. De systematische naam van deze enzymklasse is UTP:N-acetyl-alpha-D-glucosamine-1-fosfaaturidylyltransferase. Andere veelgebruikte namen zijn UDP-N-acetylglucosaminepyrofosforylase, uridinedifosfoacetylglucosaminepyrofosforylase, UTP:2-acetamido-2-deoxy-alfa-D-glucose-1-fosfaat, uridylyltransferase, UDP-GlcNAc-pyrofosforylase, GlmU-uridylylyltransferase, fosfaaturidylyltransferase, UDP-acetylglucosaminepyrofosforylase, uridinedifosfaat-N-acetylglucosaminepyrofosforylase, uridinedifosfoacetylglucosaminefosforylase en acetylglucosamine-1-fosfaaturidylyltransferase.

  • Pattabiraman TN, Bachhawat BK (juni 1961). "Zuivering van uridine difosfoacetylglucosamine pyrofosforylase van schapenhersenen". Biochimica en Biophysica Acta. 50: 129-34. doi:10.1016/0006-3002(61)91068-X. PMID13733356.
  • Strominger JL, Smith MS (1959). "Uridine difosfoacetylglucosamine pyrofosforylase". J. Biol. Chemo. 234 (7): 1822-1827. doi: 10.1016/S0021-9258(18)69933-8 . PMID13672971.

Dit EC 2.7 enzym-gerelateerde artikel is een stomp. Je kunt Wikipedia helpen door het uit te breiden.


Wetenschappers visualiseren de structuur van een sleutelenzym dat triglyceriden maakt

STony BROOK, NY, 10 maart 2020 - De eerste structuur van een lipine-enzym, dat een belangrijke stap zet in de productie van triglyceriden, het belangrijkste reservoir voor langdurige energieopslag, zal wetenschappers helpen beter te begrijpen hoe lipines de productie van triglyceriden reguleren. Onder leiding van Mike Airola, PhD, van de afdeling Biochemie en Celbiologie in het College of Arts and Sciences en Renaissance School of Medicine aan de Stony Brook University, biedt de structuur wetenschappers ook inzicht in waarom mutaties in het enzym een ​​verlies van activiteit die leidt tot abnormale productie van triglyceriden die betrokken zijn bij hartaandoeningen, obesitas en diabetes. De studie wordt gepubliceerd in Natuurcommunicatie.

Lipines voltooien de voorlaatste stap van de productie van triglyceriden. Maar wanneer mutaties lipinefuncties onderbreken, verliest het lichaam zijn vermogen om vet op de juiste manier op te slaan, waardoor mogelijk een breed scala aan metabolische aandoeningen kan ontstaan. Wetenschappers hebben tevergeefs geprobeerd om de eerste visuele structuur van een lipine-enzym te creëren sinds deze enzymen in 2001 werden geïdentificeerd. Nu leggen Airola en collega's met succes in het artikel hun eerste kristalstructuur uit van een specifiek enzym dat lipine PAP wordt genoemd.

"Deze structuur beantwoordt een al lang bestaande vraag hoe twee essentiële regio's, N-lip en C-lip, die zich aan tegenovergestelde uiteinden van dit eiwit bij mensen bevinden, samenkomen om een ​​functie-enzym te vormen dat helpt bij het maken van triglyceriden", legt Airola uit. , Universitair Docent bij de afdeling Biochemie & Celbiologie en directeur van het Airola Lab. "Het gebruik van deze structuur helpt ons ook te begrijpen hoe het eiwit interageert met membranen, wat essentieel is voor het reguleren van de activiteit en de productie van triglyceriden."

Het team gebruikte röntgenkristallografie, massaspectrometrie en biochemie om de structuur te visualiseren, die de actieve toestand van een lipine-enzym tijdens de productie van triglyceriden vertegenwoordigt, evenals zijn andere functies, namelijk lipoproteïne-assemblage en cellulaire signalering.

Valerie Khayyo, een afgestudeerde student van Stony Brook in het Biochemistry & Structural Biology Program en eerste auteur van de studie, voegde toe dat de structuur onderzoekers in staat stelt om specifieke mutatieveranderingen in de aminozuurbouwstenen van lipines die tot ziekte leiden, te begrijpen en te zien.

Khayyo merkte op dat mutaties in lipines ook steeds vaker worden geïdentificeerd bij patiënten met spieraandoeningen, zoals door statine geïnduceerde myopathie en extreme gevallen bij rabdomyolyse bij kinderen.

Over het algemeen zegt Airola dat de structuur en het onderzoek veel eerdere observaties consolideren in een verenigend kader en de weg vrijmaken voor wetenschappers om verschillende resterende belangrijke vragen op te lossen over hoe lipines worden gereguleerd.

Medewerkers zijn onder meer Karen Reue van de UCLA die lipines voor het eerst identificeerde als eiwitten die betrokken zijn bij het triglyceridenmetabolisme, en John Burke van de Universiteit van Victoria, Canada.

Het onderzoek wordt ondersteund door subsidies van de National Institutes of Health (R35GM12866), de American Heart Association en de Canadian Institutes of Health.

Over Stony Brook University

Stony Brook University, algemeen beschouwd als een vlaggenschip van SUNY, gaat veel verder dan de verwachtingen van de huidige openbare universiteiten. Met meer dan 26.000 studenten, 2.700 faculteitsleden, bijna 200.000 alumni, een academisch medisch centrum en 18 NCAA Division I-atletiekprogramma's, is het een van de slechts vier University Center-campussen in het State University of New York (SUNY) -systeem. De universiteit omarmt haar missie om uitgebreide niet-gegradueerde, afgestudeerde en professionele opleidingen van de hoogste kwaliteit te bieden, en is door US News & World Report gerangschikt onder de top 35 openbare universiteiten in de natie. Stony Brook's lidmaatschap van de Association of American Universities (AAU) bevordert een toewijding aan academisch onderzoek en intellectuele inspanningen en plaatst het in de top 65 van onderzoeksinstellingen in Noord-Amerika. De vooraanstaande faculteit van de universiteit heeft gewaardeerde prijzen verdiend, zoals de Nobelprijs, de Pulitzerprijs, de Indianapolis-prijs voor dierenbescherming, de Abelprijs en de inaugurele Breakthrough Prize in Mathematics. Stony Brook maakt deel uit van het managementteam van Brookhaven National Laboratory van het Amerikaanse ministerie van Energie en is een van de slechts acht universiteiten die een rol spelen bij het runnen van een nationaal laboratorium. De universiteit biedt economische groei voor naburige gemeenschappen en de bredere geografische regio en heeft in totaal een indrukwekkende $ 7,23 miljard aan verhoogde economische output op Long Island. Volg ons op Facebook (https://www.facebook.com/stonybrooku/) en Twitter(@stonybrooku).

Vrijwaring: AAAS en EurekAlert! zijn niet verantwoordelijk voor de juistheid van persberichten die op EurekAlert! door bijdragende instellingen of voor het gebruik van informatie via het EurekAlert-systeem.


Discussie

Hoewel NMD een rol moet spelen bij het voorkomen van de vertaling van zeldzame allelen met voortijdige stopcodons [23], is het misschien verrassend dat 2 tot 4% van onze genen een voortijdig stopcodon hebben dat niet alleen een zeldzaam allel is (tabel S1 in aanvullende bestand 1). Hoewel het waarschijnlijk is dat in sommige gevallen (oude exons) NMD in een regulerende modus functioneert, ondersteunen onze resultaten het luidruchtige splitsingsmodel sterker. Veel kenmerken komen hiermee overeen: de zeldzaamheid van genen die door NMD worden gereguleerd in de ene soort die worden gereguleerd door NMD in de andere (controle voor PTC-herkenningsmechanisme) (Tabel 2 en Tabel S3 in aanvullend bestand 1) het overschot aan exons die geen veelvouden zijn van drie lange (tabel 3) de associatie met alternatieve splicing (tabel 5) en met minder belangrijke splice-vormen (figuur 2) en de overmaat aan moderne exons geassocieerd met NMD (tabel 4 en tabel S5 in aanvullend bestand 1). Behoud van de genklassen die onderworpen zijn aan NMD (tabel 9 en aanvullend bestand 4) is ook consistent, gezien die genklasse en neiging tot alternatieve splicing covary (tabel 10). Deze resultaten zijn consistent met eerdere studies en breiden hun bevindingen uit.

Is onze schatting dat 2 tot 4% van de genen onderhevig is aan NMD nauwkeurig? Deze schatting is aan de ondergrens, vergeleken met eerdere benaderingen [9-12]. Dit weerspiegelt waarschijnlijk zowel onze conservatieve benadering als de neiging van alternatieve methoden om te overschatten. Wat dit laatste betreft, vonden eerdere studies op basis van EST-gegevens [40, 42, 43] of expressie-microarrays [10] hogere proporties van NMD-kandidaten. Dit kan echter enkele afwijkende transcripties bevatten als gevolg van ruis in EST-gegevens [68]. Meer problematisch is de mogelijkheid dat, aangezien kandidaten worden geïdentificeerd op basis van veranderingen in het expressieprofiel na remming van NMD, veel indirecte NMD-doelen zijn opgenomen [31, 39] (bijvoorbeeld diegene die omhoog worden gereguleerd door een eiwit dat is gemaakt van een NMD-gereguleerd gen ). Er zijn echter ten minste twee redenen waarom onze studie conservatief zou kunnen zijn. Ten eerste, omdat de RefSeq-database splitsingsvormen uitsluit zonder voldoende experimentele ondersteuning, kunnen veel echte NMD-doelen worden gemist. Verder, door de NMD 55-nt-regel (Figuur 1) te gebruiken om de NMD-kandidaten te identificeren, missen we mogelijk transcripten die op een andere manier zijn gereguleerd. Met name zowel verlengde 3'UTR als uORF's kunnen tot op zekere hoogte NMD veroorzaken [18, 19]. Tussen haakjes, onze geïdentificeerde NMD-kandidaten vertonen langere 3'UTR's dan niet-NMD-genen (tabel 1). Gezien een verband tussen lange 3'UTR en NMD, is het mogelijk dat zowel lange 3'UTR's als een exonjunctiecomplex stroomafwaarts van een PTC bijdragen aan targeting. Per saldo is ons cijfer van 2 tot 4% waarschijnlijk conservatief. In gelijke mate zou ons NMD-monster relatief schoon moeten zijn (dat wil zeggen, een laag percentage valse positieven). Om deze reden suggereren we dat de resultaten die we presenteren waarschijnlijk robuust zijn.

Is het waarschijnlijk dat valse splicing de meeste PTC's in andere organismen zal verklaren? Denk bijvoorbeeld aan S. cerevisiae. Hier heeft slechts 5% van de genen introns en alternatieve splitsingsvormen lijken relatief zeldzaam. a priori in een dergelijk genoom wordt verwacht dat gereguleerde expressie de dominante verklaring is. Desalniettemin kan een luidruchtig splitsingsmodel in een of andere vorm nog levensvatbaar zijn. In het gistgenoom wordt meer dan 70% van de genomische regio's getranscribeerd [69, 70] en de rijkdom van het transcriptoom is groter dan verwacht. Het is levensvatbaar om te veronderstellen dat een deel van deze transcripten vals is en dat selectie voor PTC's, buiten het normale leeskader, wordt geselecteerd. Minder duidelijk is hoe een dergelijk model een in-frame PTC in een eiwitcoderend gen zou kunnen verklaren, waarbij het PTC het unieke stopcodon in het gen is.


<p>Deze sectie bevat alle nuttige informatie over het eiwit, voornamelijk biologische kennis.<p><a href='/help/function_section' target='_top'>Meer. </a></p> Functie i

Katalyseert de laatste twee opeenvolgende reacties in de de novo biosyntheseroute voor UDP-N-acetylglucosamine (UDP-GlcNAc). The C-terminal domain catalyzes the transfer of acetyl group from acetyl coenzyme A to glucosamine-1-phosphate (GlcN-1-P) to produce N-acetylglucosamine-1-phosphate (GlcNAc-1-P), which is converted into UDP-GlcNAc by the transfer of uridine 5-monophosphate (from uridine 5-triphosphate), a reaction catalyzed by the N-terminal domain.

<p>Handmatig gevalideerde informatie die is gegenereerd door het UniProtKB automatische annotatiesysteem.</p> <p><a href="/manual/evidences#ECO:0000255">Meer. </a></p> Handmatige bewering volgens regels i

<p>Handmatig samengestelde informatie waarvoor experimenteel bewijs is gepubliceerd.</p> <p><a href="/manual/evidences#ECO:0000269">Meer. </a></p> Handmatige bewering op basis van experiment in i


7.2.2 Cell Size

At 0.1 to 5.0 μm in diameter, prokaryotic cells are significantly smaller than most eukaryotic cells, which have diameters ranging from 10 to 100 μm (Figuur 7.6). Door de kleine omvang van prokaryoten kunnen ionen en organische moleculen die ze binnenkomen snel diffunderen naar andere delen van de cel. Evenzo kunnen alle afvalstoffen die in een prokaryotische cel worden geproduceerd, snel naar buiten diffunderen. Dit is niet het geval in eukaryote cellen, die verschillende structurele aanpassingen hebben ontwikkeld om het intracellulaire transport te verbeteren.

Figure 7.6 This figure shows relative sizes of structures on a logarithmic scale (recall that each unit of increase in a logarithmic scale represents a 10-fold increase in the quantity being measured).

Small size is necessary for all cells, whether prokaryotic or eukaryotic. Niet alle cellen zijn bolvormig, maar de meeste hebben de neiging om een ​​bol te benaderen. The formula for the surface area of a sphere is 4πr 2 , while the formula for its volume is 4πr 3 /3. Thus, as the radius of a cell increases, its surface area increases as the square of its radius, but its volume increases as the cube of its radius. Daarom, als een cel groter wordt, neemt de oppervlakte-tot-volumeverhouding af. This same principle would apply if the cell had the shape of a cube (Figuur 7.7). Als de cel te groot wordt, zal het plasmamembraan niet voldoende oppervlak hebben om de diffusiesnelheid te ondersteunen die nodig is voor het grotere volume. Met andere woorden, naarmate een cel groeit, wordt deze minder efficiënt. One way to become more efficient is to divide another way is to develop organelles that perform specific tasks. These adaptations lead to the development of more sophisticated cells called eukaryotic cells.

Figure 7.7 Notice that as a cell increases in size, its surface area-to-volume ratio decreases. When there is insufficient surface area to support a cell’s increasing volume, a cell will either divide or die.


Bekijk de video: Enzyme 1 - Anwendungsaufgaben zu Schlüssel-Schloss-Prinzip - Substratspezifität - Wirkungsspezifität (December 2021).