Hydroksylaza fenyloalaninowa - Polski Serwis Naukowy

Przewidywana struktura trójwymiarowa monomeru

Hydroksylaza fenyloalaninowa (4-monooksygenaza fenyloalaninowa, EC 1.14.16.1) – enzym z grupy hydroksylaz, katalizujący przekształcenie L-fenyloalaniny w L-tyrozynę.

Reakcja

Hydroksylaza fenyloalaninowa katalizuje reakcję addycji grupy hydroksylowej do węgla w pozycji 6 aromatycznego pierścienia fenyloalaniny. Pozostałymi substratami do tej reakcji są także tlen i tetrahydrobiopteryna (BH4). Produktami są tyrozyna oraz hydroksytetrahydrobiopteryna (BH4 -4a-karbinoloamina). Do reakcji niezbędna jest obecność jonów żelaza jako kofaktora.

Dopamina (C8H11N O2; nazwa systematyczna: 4-(2-aminoetylo)benzeno-1,2-diol); ATC: C 01 CA 04) - ważny katecholaminowy neuroprzekaźnik syntezowany i uwalniany przez dopaminergiczne neurony ośrodkowego układu nerwowego.

Numer EC oznacza numer przypisany każdemu enzymowi wg zasad klasyfikacji opracowanej w 1984 roku przez Komitet Nazewnictwa (ang. Nomenclature Committee) Międzynarodowej Unii Biochemii i Biologii Molekularnej (ang. International Union of Biochemistry). Numery EC Enzyme Commission (Komisja Enzymatyczna) lub Enzyme Catalogue dzielą wszystkie enzymy na sześć głównych grup ze względu na typ katalizowanej reakcji. Komisja Enzymatyczna przypisała każdemu enzymowi zarekomendowaną nazwę i czteroczęściowy rozróżnialny numer o strukturze XX.XX.XX.XX

+ + O2 ⇌ + (L-fenyloalanina + BH4 + O2 ⇌ L-tyrozyna + BH4-4a-karbinoloamina)

Powstająca BH4-4a-karbinoloamina (4a-Hydroksytetrahydrobiopteryna) jest regenerowana do BH4 (tetrahydrobiopteryny) w wyniku działania kolejnych dwóch enzymów, dehydratazy 4a-hydroksytetrahydrobiopteryny (EC 4.2.1.96) i reduktazy dihydropterydyny (EC 1.5.1.34)

Tyrozyna (nazwa skrótowa stosowana w biochemii: Tyr lub Y) - organiczny związek chemiczny, jeden z 20 podstawowych aminokwasów białkowych wchodzący w skład większości białek. Nazwa tyrozyna pochodzi od gr. tyros - ser.

Noradrenalina (norepinefryna, nazwa systematyczna: 4-(2-amino-1-hydroksyetylo)benzeno-1,2-diol lub 3,4,β-trihydroksyfenyloetyloamina, ATC: C 01 CA 03) – hormon, neuroprzekaźnik wydzielany w części rdzeniowej nadnerczy, zwykle razem z adrenaliną w sytuacjach powodujących stres.

Struktura

Hydroksylaza fenyloalaninowa jest homotetramerem, tzn. złożona jest z czterech identycznych podjednostek. Każda podjednostka złożona jest z kolei z trzech domen: regulatorowej, katalitycznej oraz odpowiedzialnej za tetrameryzację enzymu (formowanie tetrameru).

Domena regulatorowa jest zbudowana z około 115 aminokwasów znajdujących się najbliżej końca aminowego podjednostki.

Domena katalityczna składa się z około 300 aminokwasów, i odpowiedzialna jest za aktywność katalityczną enzymu.

Domena odpowiedzialna za tetrameryzację tworzona jest przez pozostałe aminokwasy, których układ tworzy formację zwiniętej spirali, która wraz z suwakiem leucynowym utrzymuje strukturę tetrameru.

Enzym ten zawiera 4 atomy żelaza (po jednym na każdą podjednostkę), którego obecność jest krytyczna dla aktywności enzymatycznej.

Ewolucja (łac. evolutio – rozwinięcie, rozwój) – ciągły proces, polegający na stopniowych zmianach cech gatunkowych kolejnych pokoleń wskutek eliminacji przez dobór naturalny lub sztuczny części osobników (genotypów) z bieżącej populacji.

Fenyloketonuria, oligofrenia fenylopirogronowa (PKU z ang. Phenylketonuria) – wrodzona, uwarunkowana genetycznie choroba polegająca na gromadzeniu się w organizmie i toksycznym wpływie aminokwasu - fenyloalaniny (hiperfenyloalaninemia, typ I). U podłoża choroby leży mutacja genu odpowiedzialnego za aktywność enzymu hydroksylazę fenyloalaninową (PAH), który bierze udział w metabolizmie fenyloalaniny.

Mutacje

Mutacje w genie PAH, kodującym ten enzym, są przyczyną choroby genetycznej, fenyloketonurii.

Podobne enzymy

Hydroksylaza fenyloalaninowa jest spokrewniona z dwoma innymi enzymami:

hydroksylaza tryptofanowa (EC 1.14.16.4), która kontroluje ilość serotoniny w mózgu i układzie pokarmowym

hydroksylaza tyrozynowa (EC 1.14.16.2), która nadzoruje ilość dopaminy, adrenaliny, i noradrenaliny w mózgu i rdzeniu nadnerczy.

Te trzy enzymy są homologiczne, to znaczy prawdopodobnie kiedyś wyewoluowały z jednego enzymu.

Adrenalina (zwana także epinefryną, ATC: A 01 AD 01, B 02 BC 09, C 01 CA 24, R 01 AA 14, R 03 AA 01, S 01 EA 01) – hormon i neuroprzekaźnik katecholaminowy wytwarzany przez gruczoły dokrewne pochodzące z grzebienia nerwowego (rdzeń nadnerczy, ciałka przyzwojowe, komórki C tarczycy) i wydzielany na zakończeniach włókien współczulnego układu nerwowego.

Tetramery - oligomery, cząsteczki składające się z czterech merów, które mogą być jednakowe - homotetramery lub różnić się - heterotetramery. Pojęcia "homotetramery" i "heterotetramery" stosuje się wyłącznie w biochemii.

Przypisy

Enzyme Nomenclature: EC 1.14.16 With reduced pteridine as one donor, and incorporation of one atom of oxygen. International Union of Biochemistry and Molecular Biology. [dostęp 2011-10-06].
Thöny B., Auerbach G., Blau N. Tetrahydrobiopterin biosynthesis, regeneration and functions.. „The Biochemical Journal”. 347 Pt 1, s. 1–16, 2000. PMID 10727395.