酰胺基磷酸核糖基转移酶

酰胺基磷酸核糖基转移酶
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EC編號	2.4.2.14
CAS号	9031-82-7
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PPAT
識別號
别名	PPAT；, ATASE, GPAT, PRAT, phosphoribosyl pyrophosphate amidotransferase, Amidophosphoribosyltransferase
外部ID	OMIM：172450 MGI：2387203 HomoloGene：68272 GeneCards：PPAT
為以下藥物的標靶
	硫唑嘌呤、mercaptopurine hydrate[1]
基因位置（人类）
染色体	4號染色體[2]
终止	56,435,615 bp[2]
基因位置（小鼠）
染色体	小鼠5号染色体[3]
终止	77,099,425 bp[3]
基因本體
分子功能	• 金屬離子結合; • 轉移酶活性; • 催化活性; • iron-sulfur cluster binding; • glycosyltransferase activity; • 4 iron, 4 sulfur cluster binding; • amidophosphoribosyltransferase activity;
細胞組分	• 细胞质基质;
生物學過程	• glutamine metabolic process; • 'de novo' IMP biosynthetic process; • animal organ regeneration; • cellular response to insulin stimulus; • purine nucleobase biosynthetic process; • maternal process involved in female pregnancy; • 代謝; • nucleoside metabolic process; • 肾的发生; • ribose phosphate metabolic process; • purine nucleotide biosynthetic process; • glutamine catabolic process; • protein homotetramerization; • 哺乳; • purine ribonucleoside monophosphate biosynthetic process; • G1/S transition of mitotic cell cycle;
	Sources:Amigo / QuickGO
直系同源
	5471
	231327
	ENSG00000128059
	ENSMUSG00000029246
	Q06203
	Q8CIH9
	NM_002703
	NM_172146
	NP_002694
	NP_742158
	維基數據

酰胺基磷酸核糖基转移酶（英语：amidophosphoribosyltransferase，简写：ATase），也称为谷氨酰胺磷酸核糖基焦磷酸酰胺基转移酶 (英语：glutamine phosphoribosylpyrophosphate amidotransferase，简写：GPAT)，是一种利用来自谷氨酰胺侧链的胺基团催化5-磷酸核糖-1-焦磷酸（PRPP）转化为5-磷酸核糖-1-胺（PRA）的酶。这是从头合成嘌呤的关键步骤。在人类中，它由 PPAT（磷酸核糖焦磷酸氨基转移酶）基因编码。[6][7]ATase是嘌呤/嘧啶磷酸核糖基转移酶（PRTase）家族的成员。

结构核功能

该酶由两个结构域组成：通过水解从谷氨酰胺产生氨的谷氨酰胺酶结构域和将氨与核糖-5-磷酸结合的磷酸核糖基转移酶结构域。[8]酶的两个活性位点之间的协调使其具有特殊的复杂性。

谷氨酰胺酶结构域与其他N端亲核体 (Ntn) 水解酶如氨甲酰磷酸合成酶 (CPSase) 同源。所有Ntn酰胺基转移酶序列中的九个不变残基在关键的催化、底物结合或结构发挥作用。末端半胱氨酸残基在反应的第一部分充当亲核试剂，类似于催化三联体的半胱氨酸。[8][9]游离的N末端充当碱基以激活亲核试剂并使水解反应中的离去基团（在这种情况下为氨）质子化。催化位点的另一个关键方面是催化反应中间体的氧阴离子空穴，如下面的机制所示。[10]

PRTase结构域与参与嘌呤核苷酸合成和补救途径的许多其他PRTase同源。所有PRTase都涉及通过各种亲核体置换PRPP中的焦磷酸盐。[11] ATase是唯一具有氨作为亲核体的PRTase。[8]PRPP中的焦磷酸盐是一个极好的离去基团，因此几乎不需要化学助剂来促进催化。相反，酶的主要功能似乎是将反应物适当地聚集在一起并防止错误的反应，例如水解。[8]

除了具有各自的催化能力外，这两个结构域还相互协调，以确保由谷氨酰胺产生的所有氨都转移到PRPP，并且除氨外没有其他亲核体攻击PRPP。这主要通过阻止氨的形成直到PRPP结合并将氨引导至PRTase活性位点来实现。[8]

PRPP对酶的初始激活是由“谷氨酰胺环”中的构象变化引起的，该环重新定位以能够接受谷氨酰胺。这导致谷氨酰胺结合的K_m值高出200倍。[12]一旦谷氨酰胺与活性位点结合，进一步的构象变化会将位点带入酶，使其无法进入。[8]

这些构象变化还导致20Å长的氨通道的形成，这是这种酶最显着的特征之一。该通道没有任何氢键位点，以确保氨从一个活性位点轻松扩散到另一个活性位点。该通道确保从谷氨酰胺释放的氨到达PRTase催化位点，并且它与CPSase中的通道不同，[13]它是疏水的而不是极性的，是暂时的而不是永久的。[8]

反应机制

Arrow pushing mechanism for the reaction catalyzed by ATase.

ATase催化机制的前半部分发生在谷氨酰胺酶结构域活性位点。催化半胱氨酸对底物进行亲核攻击以形成酰基酶中间体，该中间体通过水解分解。第三步产生氨，用于机制的后半部分。

ATase催化机制的后半部分发生在磷酸核糖基转移酶结构域活性位点。在反应的前半部分释放的氨取代了PRPP中的焦磷酸盐，产生了磷酸核糖基胺。一个酪氨酸残基稳定了过渡态并允许反应发生。

ATase催化的总反应如下：

PRPP + 谷氨酰胺 → PRA + 谷氨酸 + PPi

在酶内，反应被分解成两个半反应，发生在不同的活性位点：

谷氨酰胺 → NH
3 + 谷氨酸
PRPP + NH
3 → PRA + PPi

该机制的第一部分发生在谷氨酰胺酶结构域的活性位点，并通过水解从谷氨酰胺中释放出一个氨基团。第一个反应释放的氨然后通过20Å通道转移到磷酸核糖基转移酶结构域的活性位点，然后与PRPP结合形成PRA。

调节

在反馈抑制的一个例子中，ATase主要受到嘌呤合成途径的终产物AMP、GMP、ADP和GDP的抑制。[8]来自同型四聚体的每个酶亚基具有这些抑制剂的两个结合位点。别构（A）位点与PRPP的核糖-5-磷酸位点重叠，而催化（C）位点与PRPP的焦磷酸位点重叠。[8]特定核苷酸对与两个位点的配对导致协同抑制比加性抑制更强。[8][14][15]抑制通过酶的结构变化发生，其中柔性谷氨酰胺环被锁定在开放位置，从而阻止PRPP的结合。[8]

由于PRA的化学不稳定性，其在pH7.5和37°C下的半衰期为38秒，研究人员提出该化合物是在体内从酰胺基磷酸核糖基转移酶引导至GAR合成酶。[16]

图集

PRPP
5-磷酸核糖胺

参考文献

.
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