رباعي هيدروميثانوبترين

📅 آخر تحديث: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣١ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

5،6،7،8-رباعي هيدروميثانوبترين ( THMPT ، H4 MPTهوإنزيم مساعدفيعملية تكوين الميثان. وهو حامل مجموعة C1 حيث يتم اختزالها إلى مستوى الميثيل، قبل نقلها إلىالإنزيم المساعد M. [ 1]

بناء

بنية Hيُشابه 4MPT حمض رباعي هيدروفولات(THFA، H4فولات). يشترك كلاهما في نواة مشتقة منثنائي هيدروبتيروات(H2Pte)، ولكن في حين أن حمض H4فولاتيحتويعلى ذيل جلوتاميل مرتبط بمجموعةالكربونيللـH2Pte،Hيحتوي 4MPT بدلاً من ذلك على "ريبيتولمرتبطةبريبوز 5-فوسفاتومنثمبهيدروكسي جلوتارات". كما يحتوي جزء البتيروات علىكيراليتين: ذرة الكربون رقم 12 على الفرع الذي يربطه بحلقة الفينيل (الموقع 11، الذي يقابل الموقع 9 في حمض الفوليك) وذرة الكربون رقم 13 على نواة البترين (الموقع 7 في كل من MPT وحمض الفوليك). [ 2 ]

يؤدي غياب مجموعة الكربونيل الساحبة للإلكترونات في الوضع بارا بالنسبة لذرة النيتروجين N 10 إلى زيادة كثافة الإلكترونات في هذا الموضع 10. قيمة pKa لهذه الذرة في الهيدروجينتبلغ قيمة 4MPT -1.2 ، مقارنةً بـ +2.4 لـ H4فولات . يكون جهد الأكسدة والاختزال الكيميائي الحيويE'0أكثر سلبية في التفاعلات التي تتضمن وحدات كربون أحادية مرتبطة بهذه الذرة. في المقابل، تبقى البيئة الكيميائية لـ N5 دون تغييريُذكر فيمايتعلقبالمحتوى الحراري . [ 2 ] لهذا الاختلاف تأثيرات تشمل، على سبيل المثال لا الحصر:

  • ميثينيل-THMPT ( CH +- حيُعد اختزال 4MPT أكثر صعوبة من اختزال ميثينيل-THFA(CH +- ح٤- حمض الفوليك). يتم الاختزال بواسطة ما يُسمىبالهيدروجيناز الخالي من عنقود الحديد والكبريت. يميز هذا الاسم المعقد هذا الهيدروجيناز عنأنواع الهيدروجينازالتي تحتوي علىعنقود الحديد والكبريت. [ ٣ ] قد يلعب الإعاقة الفراغية لمجموعة ١١-ميثيل دورًا أيضًا. [ ٢ ]
  • مجموعة الميثيلين في CH 2 - Hيتبادل جزيء 4MPT ببطء أكبر مع مجموعة الفورميل منالفورمالديهايدمقارنةً بمجموعة CH2-Hالمماثلة.4- تفاعل الفولات. كما أن عملية التماثل الفراغي لهذه المجموعة الميثيلينية أبطأ. [ 2 ]
  • فورميل (HCO)- H4 MPTقادر من الناحية الديناميكية الحرارية على التحول تلقائيًا إلى CH2-H4 MPT، على عكس نظائر حمض الفوليك التي تتطلب مدخلات طاقة من ATP. [ 2 ]
  • على عكس THF حيث ترتبط مجموعة الفورميل بالموقع 10، ترتبط مجموعة الفورميل بالموقع 5 على THMPT. [ 2 ]

التخليق الحيوي

تتضمن خطوات التخليق الحيوي للميثانوبيترين ما يلي: [ 4 ]

التخليق الحيوي للميثانوبيترين
الركائزمنتجاتإنزيمرقم المفوضية الأوروبيةأسماء الجيناتملحوظات
GTP + H2 O7,8-ثنائي هيدرو- D- نيوبترين 2'،3'-فوسفات حلقي (H2Npt - cP) + HCOOH + بيروفوسفاتإنزيم سيكلوهيدرولاز GTP IV3.5.4.39هيئة النقل في العاصمةنوع جديد من إنزيمات GTP سيكلوهيدرولاز في عام 2007. [ 5 ]
H 2 Npt-cP + H2 O7,8-ثنائي هيدرو- D- نيوبترين (2′ أو 3′) فوسفات (H2Npt - P)فوسفودايستراز H2Npt - cP3.1.4.56MptBأفاد الاتحاد الدولي للكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية بنسبة منتج في المختبر تبلغ 4:1 لـ 2' مقابل 3'.
4-أمينوبنزوات (PABA) + PRPPبيتا-ريبوفورانوزيل فينول 5'-فوسفات ( β- RFA-P) + PPi + CO2إنزيم β- RFA-P سينثاز2.4.2.54MptG
β -RFA-P + H2Npt - 3'-P7,8-ثنائي هيدروبترين-6-يل-ميثيل-4-(( β- )D-ريبوفورانوزيل)أمينوبنزين 5'-فوسفات + PPiسينثاز ( H2Pte -6-yl)-RFA-P2.5.1.105MJ0301تم اقتراح بروتين MptH/MJ0107 في البداية لهذا النشاط نظرًا لتشابهه مع إنزيم ثنائي هيدروبتيروات سينثاز . ومع ذلك، كشفت الاختبارات المعملية أن بروتين ميتالو-بيتا-لاكتاماز ذو الطية MJ0301 هو المسؤول فعليًا. [ 6 ]
(H 2 Pte-6-yl)-RFA-P + 2 H 2 O؟N-[(7,8-ثنائي هيدروبترين-6-يل)ميثيل]-4-(1-ديوكسي-د-ريبولوزيل)أمينوبنزين + باي +  ؟لياس غير محدد-.-.-.-مجهولتفاعل فتح الحلقة غير المحدد الذي يحول حلقة الريبوز المغلقة (ريبوفورانوزيل) إلى سلسلة ريبولوز مفتوحة ((H 2 Pte-6-yl)-RA). [ 7 ]
(H 2 Pte-6-yl)-RA + PRPP(1-(4-{N-[(7,8-ثنائي هيدروبترين-6-يل)ميثيل]أمينو}فينيل)-5-(5-فوسفور-α-د-ريبولوزيل)-1-ديوكسي ريبتول + PPiإنزيم (H2Pte - 6-yl)-RA)-PRPP سينثاز غير محدد-.-.-.-مجهولتفاعل تكثيف غير محدد. [ 7 ]
((H 2 Pte-6-yl)-RA)-PRPP + حمض ألفا-كيتوغلوتاريك (AKG)7,11-دينور-H 2 MPT + H2 O+ PPiكما لم يتم التعرف على هوية الشخص-.-.-.-مجهوليشير مصطلح "7,11-dinor" إلى غياب مجموعتي الميثيل مقارنةً بثنائي هيدروميثانوبترين. انظر nor- .
7,11-دينور-H 2 MPT + 2 AdoMet +  ?H₂MPT + 2 AdoHcy + ؟ ميثيل ترانسفيراز غير محدد-.-.-.-مجهوليتم مثيلة الموضع 11 أولاً، بناءً على ملاحظة الجزيئات المتغيرة. [ 8 ] MJ0619 هو جين مرشح. [ 9 ]
H 2 MPT + 2 NAD(P)H + 2 H +H 4 MPT + 2 NAD(P) +إنزيم مختزل ثنائي هيدروميثانوبترين أو متغير مستقبلاته1.5.1.47dmrAKEGG R03388، بكتيري. تم توصيفه عام 2004. يفضل NADPH. [ 10 ]
H 2 MPT + مستقبل مُختزلH 4 MPT + مستقبلمختزلة ثنائي هيدروميثانوبترين (مستقبل)1.5.99.15dmrXKEGG R10802، من العتائق. تم تحديد خصائصه في عام 2014. من المحتمل أنه يستخدم مستقبل الفلافين. [ 11 ]

الاختلافات

توجد اختلافات عديدة في H4 MPTفي العتائق (تميل البكتيريا إلى الالتصاق بالجزيء القياسي): [ 8 ]

  • تحتوي بكتيريا Pyrococcus و Thermococcus على سلسلة جانبية من N-أسيتيل جلوكوزامين مرتبطة بروابط متعددة من نوع β 3(l → 4) بدلاً من نهاية حمض الهيدروكسي جلوتاميك. ويمكن أن يتراوح عدد الوحدات من 1 إلى 5 وحدات.
  • في (رباعي هيدرو) سارسينابتيرين ( Hفي جزيء 4 SPT،ترتبط مجموعةغلوتاميلحمض 2-هيدروكسي غلوتاريكلجزيء MPT. ويتم هذا التفاعل بواسطة إنزيم EC 6.3.2.33رباعي هيدروسارسينابتيرين سينثاز.
  • (H 4 )تاتيوبتيرين-0 يختلف عن H4 SPTبسبب نقص الميثيل في الموضع 7. يحتوي تاتيوبترين-1 على مجموعة غلوتاميل إضافية مرتبطة بمجموعةألفاللغلوتاميل الإضافي.
  • (H 4 )thermopterin يختلف عن tatiopterin-0 بإضافة مجموعة فينيل ساحبة للإلكترونات في الموضع 3'، أورثو بالنسبة لجزء البترين وميتا بالنسبة لسلسلة الريبولوز.
  • لا يحتوي سلفوبترين (H 4 ) من جنس Sulfolobus على مجموعة ميثيل. وقد تم تحديد خصائص الجزيء فقط فيما يتعلق بالريبولوز، بينما لا تزال بقية مكوناته مجهولة.

الوظيفة الكيميائية الحيوية

حامل الكربون الأحادي

يتبرع N-فورميل ميثانوفوران بمجموعة C1 إلى الموقع N5 من البترين ليعطي 5-فورميل-THMPT (5-CHO- H4 MPT). [ 12 ] (يختلف هذا عن رباعي هيدروفيوران (THF)، الذي يميل إلى إعطاء 10-فورميل-THF. ويعود هذا الاختلاف إلى الاختلاف الكيميائي الموضعي المذكور سابقًا.) [ 2 ] تتكثف مجموعة الفورميل لاحقًا داخل الجزيء لإعطاء 5،10-ميثينيل-THMPT +(5,10- CH +- ح4 MPT)، والذي يتم اختزاله بعد ذلك إلى 5,10-ميثيلين-THMPT (5,10-CH2 -ح4 MPT) بواسطة5,10-ميثينيل-THMPT +الهيدروجيناز مع H2 كمانح للإلكترونات. [ 3 ] يتم تحويل 5،10-ميثيلين-MPT لاحقًا، باستخدامالإنزيم المساعد F420كمصدر للإلكترونات، إلى ميثيل-THMPT (5-CH3-H4- MPT)، محفز بواسطةمختزلة ميثيلين-THMPT المعتمدة علىF420.5-ميثيل-THMPT هومانحالميثيلالمساعد M، وهو تحويل يتم بوساطة ناقلميثيل ميثيل-THMPT: الإنزيم المساعدM. [ 1 ]

على غرار رباعي هيدروفوران، يمكن أن تؤدي تحولات C1 لـ THMPT إلى إنتاج أسيتيل-CoA، بالإضافة إلى تحويل الجليسين إلى سيرين . ومع ذلك، فهي لا تساهم في استقلاب البيورين، أو إنتاج الجليسين، أو إنتاج الكيتوغلوتارات. [ 2 ]

الأدلة على مشاركة MPT في تخليق الميثيونين ضعيفة (حتى عام 2000). [ 2 ] لم تُحدد الدراسات الجينية اللاحقة إنزيمًا مُصنِّعًا للميثيونين يستخدم ميثيل-THMPT (مع أن نسخ MetE المنقسمة لا تزال مرشحة)، بل وجدت العديد من الإنزيمات التي تستخدم بروتين الكورينويد لحمل مجموعة الميثيل. في الميثانوجينات التي تحتوي على إنزيم MesA المُصنِّع، من المرجح أن تأتي مجموعة الميثيل من إنزيم ميثيل-THMPT: ناقل ميثيل الإنزيم المساعد M المذكور آنفًا، لذا فإن هذه الكائنات تحصل في النهاية على الميثيل من ميثيل-THMPT. [ 13 ]

لا يزال من غير الواضح كيف (وما إذا كان) يرتبط MPT بتخليق الثيميديلات . تستطيع المستخلصات الخلوية من أنواع مختلفة من العتائق تحويل dUMP إلى dTMP عند إعطائها MPT (أو أجزاء من السلفوبترين، في حالة Sulfolobus ) والفورمالديهايد الموسوم بالنظائر، ولكن لم يتم تحديد أي إنزيم. [ 2 ]

C2

N 5 ,N 10 -(1,1-إيثيلين) H4 MPT(5,10-إيثيلين-H4 MPT) و N5-إيثيل-Hتم الكشف عن 4 أنواع من MPTMethanothermobacter marburgensis، مما يشير إلى أنHيمكن أن يعمل 4 MPTأيضًا كناقل ثنائي الكربون. في الظروف القياسية،Hيتفاعل 4- MPTالأسيتالدهيدلإنتاج الإيثيلين-H4 MPT.M. marburgensisعلى إنزيم يحفز اختزال هذا المنتج إلى إيثيل-H4 MPT. [ 14 ]

مراجع

  1. 1 2 ثاور، آر. كيه. (سبتمبر 1998). "الكيمياء الحيوية لتكوين الميثان: تكريمًا لمارجوري ستيفنسون. محاضرة جائزة مارجوري ستيفنسون لعام 1998" . علم الأحياء الدقيقة . 144 (الجزء 9): 2377-406 . doi : 10.1099/00221287-144-9-2377 . PMID 9782487 . 
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 مادن، ب. إدوارد هـ. (15 سبتمبر 2000). "مقارنة بين رباعي هيدروفولات ورباعي هيدروميثانوبترين: ناقلات متميزة وظيفيًا في استقلاب C1" . مجلة الكيمياء الحيوية . 350 (3): 609-629 . doi : 10.1042/bj3500609 . PMC 1221290. PMID 10970772 .  
  3. 1 2 كورباس م، فوغت س، ماير-كلاوكي و، وآخرون . (أكتوبر 2006). "إنزيم الهيدروجينيز الخالي من عناقيد الحديد والكبريت (Hmd) هو إنزيم فلزي ذو نمط ربط حديدي جديد" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 281 (41): 30804-13 . doi : 10.1074/jbc.M605306200 . PMID 16887798 .  
  4. ↑ غراهام، ديفيد إي.؛ وايت، روبرت هـ. (15 مارس 2002). "توضيح عمليات التخليق الحيوي للإنزيمات المساعدة الميثانوجينية: من التحليل الطيفي إلى علم الجينوم". تقارير المنتجات الطبيعية . 19 (2): 133-147 . doi : 10.1039/B103714P . PMID 12013276 . 
  5. ^ جروتشوسكي، لورا إل. شو، هويمين؛ ليونج، كابو؛ وايت ، روبرت هـ. (1 يونيو 2007). "توصيف Fe 2+ -GTP Cyclohydrolase المعتمد على الآثار الأثرية، MptA، من Methanocaldococcus jannaschii". الكيمياء الحيوية . 46 (22): 6658-6667 . دوى : 10.1021 / bi700052a . بميد 17497938 . 
  6. ↑ آير، إل إم؛ أرافيند، إل؛ بورك، بي؛ هوفمان، كيه؛ موشيجيان، إيه آر؛ زولين، آي بي؛ كونين، إي في (2001). "Quod erat demonstrandum? The mystery of experimental validation of seem errous computational analysis of protein sequences" . Genome Biology . 2 (12) RESEARCH0051. doi : 10.1186/gb-2001-2-12-research0051 . PMC 64836 . PMID 11790254 .  
  7. هوف - جنسن ، بيارن؛ أندرسن، كاسبر ر.؛ كيلستروب، موغنس؛ مارتينوسن، يان؛ سويتزر، روبرت ل.؛ ويليموس، مارتن (28 ديسمبر 2016). "فوسفوريبوزيل ثنائي الفوسفات (PRPP): التخليق الحيوي، علم الإنزيمات، الاستخدام، والأهمية الأيضية" . مراجعات علم الأحياء الدقيقة والبيولوجيا الجزيئية . 81 (1): 10.1128/mmbr.00040–16. doi : 10.1128/mmbr.00040-16 . PMC 5312242. PMID 28031352 .  
  8. 1 2 براكمان، روجير؛ سميث، إريك (19 أبريل 2012). "ظهور وتطور تثبيت الكربون البيولوجي المبكر" . مجلة PLOS للبيولوجيا الحاسوبية . 8 (4) e1002455. Bibcode : 2012PLSCB...8E2455B . doi : 10.1371/journal.pcbi.1002455 . PMC 3334880. PMID 22536150 .  
  9. ↑ ألين، ك.د.؛ شو، هـ.؛ وايت، ر.هـ. (سبتمبر 2014). "تحديد إنزيم ميثيلاز فريد من نوعه من نوع S-أدينوسيل ميثيونين جذري، يُحتمل أن يكون له دور في التخليق الحيوي للميثانوبترين في بكتيريا ميثانوكالدوكوكوس جاناشي" . مجلة علم البكتيريا . 196 (18): 3315-23 . doi : 10.1128/JB.01903-14 . PMC 4135684. PMID 25002541 .  
  10. ↑ كاكامو، ماركو أ.؛ مالون، كورتني س.؛ راش، مادلين إي. (أبريل 2004). "التوصيف البيوكيميائي لإنزيم مختزل ثنائي هيدروميثانوبترين المشارك في التخليق الحيوي لرباعي هيدروميثانوبترين في بكتيريا ميثيلوباكتيريوم إكستوركوينز AM1" . مجلة علم البكتيريا . 186 (7): 2068-2073 . doi : 10.1128/JB.186.7.2068-2073.2004 . PMC 374392. PMID 15028691 .  
  11. ↑ وانغ، س.؛ تيونسون، ج.؛ راش، م. إ. (15 يناير 2014). "اكتشاف وتوصيف أول مختزلة ثنائي هيدروميثانوبترين أثرية، وهو بروتين فلافيني حديدي كبريتي من ميثانوسارسينا مازي" . مجلة علم البكتيريا . 196 (2): 203-209 . doi : 10.1128/JB.00457-13 . PMC 3911254. PMID 23995635 .  
  12. ↑ أشاريا ب، واركنتين إي، إرملر يو، ثاور آر كيه، شيما إس (مارس 2006). "بنية إنزيم فورميل ميثانوفوران: تيتراهيدروميثانوبترين فورميل ترانسفيراز في مركب مع مرافقاته الإنزيمية". مجلة البيولوجيا الجزيئية 357 (3): 870-879 . doi : 10.1016/j.jmb.2006.01.015 . PMID 16466742 . 
  13. ↑ برايس، إم إن؛ دويتشباور، إيه إم؛ أركين، إيه بي (فبراير 2021). "أربع عائلات من إنزيمات ميثيونين سينثاز المستقلة عن حمض الفوليك" . مجلة PLOS Genetics . 17 (2) e1009342. doi : 10.1371/journal.pgen.1009342 . PMC 7857596. PMID 33534785 .  
  14. ↑ ليرد، ماكسيم ج.؛ تليما، هيتا؛ كويفيستو، جاري؛ شيلر، سيلفان (19 مايو 2026). " رباعي هيدروميثانوبترين كناقل ثنائي الكربون: تكوين N5-إيثيل- وN5،N10-إيثيلين-رباعي هيدروميثانوبترين في ميثانوثيرموباكتر ماربورغينسيس" . الكيمياء الحيوية . 65 (10): 1652-1657 . doi : 10.1021/acs.biochem.6c00178 . PMC 13192316. PMID 42053226 .