3-Desoxyarabinoheptulosanat-7-phosphat-Synthase (DAHP-Synthase) ist ein Enzym, das zum größten Teil in Bakterien, aber auch in Eukaryoten und Archaeen verkommt. Das Enzym zu den sogenannten DAHP-Synthasen, die die erste enzymatische Reaktion des Shikimisäurewegs katalysieren.
| 3-Desoxyarabinoheptulosanat-7-phosphat-Synthase (E. coli) | |
|---|---|
| Bändermodell der 3-Desoxyarabinoheptulosanat-7-phosphat-Synthase | |
| Andere Namen | DAHP-Synthase |
| Masse/Länge Primärstruktur | 356 Aminosäuren, 38.804 Da |
| Sekundär- bis Quartärstruktur | Tetramer |
| Kofaktor | ein bivalentes Metallion |
| Isoformen | 3 |
| Bezeichner | |
| Gen-Name(n) | aroF, aroG, aroH |
| Externe IDs |
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| Enzymklassifikation | |
| EC, Kategorie | 2.5.1.54, Transferase |
| Reaktionsart | Kondensation |
| Substrat | Erythrose-4-phosphat + PEP + H2O |
| Produkte | 3-Desoxyarabinoheptulosanat-7-phosphat + Pi |
| Vorkommen | |
| Homologie-Familie | Hovergen |
| Übergeordnetes Taxon | Bacteria, Eukaryota |
| Orthologe (E. coli) | |
| Entrez | 947084 |
| UniProt | P00888 |
| Refseq (Protein) | NP_417092.1 |
| PubMed-Suche | 947084
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Innerhalb der DAHP-Synthasen wird derzeit zwischen zwei Klassen unterschieden, wobei eine Klasse ausschließlich Enzyme von Pflanzen umfasst und die andere sich auf Enzyme von Mikroorganismen beschränkt, zu der auch die 3-Desoxyarabinoheptulosanat-7-phosphat-Synthase gehört.
Eigenschaften Bearbeiten
Neben der Katalyse der ersten enzymatischen Reaktion im Shikimisäureweg ist das Enzym auch für die Regulierung des im Stoffwechselweg eingetretenen Kohlenstoffgehalts verantwortlich, die durch Feedback-Inhibition (Produkthemmung) und transkriptionale Regulierung gesteuert wird. Beide Steuerungsmechanismen regulieren den Kohlenstoffgehalt in Bakterien, wobei bei den DAHP-Synthasen in Pflanzen nur die transkriptionale Regulierung zur Regulierung des Kohlenstoffgehalts Anwendung findet.
In Escherichia coli befinden sich drei solcher Isoenzyme, die jeweils durch eine der drei aromatischen Aminosäuren Phenylalanin, Tyrosin und Tryptophan, die im Shikimisäureweg synthetisiert werden, durch Feedback-Hemmung inhibiert werden.
Die Isoenzyme besitzen jeweils den gleichen Reaktionsmechanismus, ähnliche kinetische Konstanten und eine ähnliche Metallaktivierung. Unterschiede gibt es in der jeweiligen regulatorischen Spezifität, Quartärstruktur, Substrat- und Inhibitorbindung sowie der Hemmungskinetik. Das Monomer einer DAHP-Synthase besitzt eine einzelne (β/α)8-Fassdomäne, die durch verschiedene zusätzliche Elemente verstärkt wird. Die Fassdomäne wird durch acht parallele β-Faltblätter gebildet, die mit acht α-Helices miteinander verbunden sind. Typisch für (β/α)8-Fässer ist die Position des aktiven Zentrums am C-Terminus des Fasses. Das allosterische Zentrum für die Feedback-Inhibition besteht aus den Resten zweier benachbarter Untereinheiten, die sich ca. 20 Å vom aktiven Zentrum befinden.
Reaktion Bearbeiten
Erythrose-4-phosphat und Phosphoenolpyruvat werden mit Wasser zu 3-Desoxyarabinoheptulosanat-7-phosphat und Phosphat umgesetzt.
Verwendung Bearbeiten
Bei einer Vervielfältigung (Amplifizierung) der DAHP-Synthase in E.-coli-Mutanten mit effizientem Glucosetransport ohne Phosphotransferasesystem können einige Phosphoenolpyruvat(PEP)-Moleküle, die während des Glucosetransports gespeichert wurden, in den Shikimisäureweg überführt werden.
Einzelnachweise Bearbeiten
- G. E. Walker, B. Dunbar, l. S. Hunter, H. G. Nimmo, J. R. Coggins: Evidence for a novel class of microbial 3-deoxy-D-arabino-heptulosonate-7-phosphate synthase in Streptomyces coelicolor A3(2), Streptomyces rimosus and Neurospora crassa. In: Microbiology. 142, 1996, S. 1973, doi:10.1099/13500872-142-8-1973.
- Klaus Herrmann, Robert Entus: Shikimate Pathway: Aromatic Amino Acids and Beyond. In: Encyclopedia of Life Sciences. 2001, ISBN 978-0-470-01617-6, doi:10.1038/npg.els.0001315 (englisch).
- R. Schoner, K. M. Herrmann: 3-Deoxy-D-arabino-heptulosonate 7-phosphate synthase. Purification, properties, and kinetics of the tyrosine-sensitive isoenzyme from Escherichia coli. In: The Journal of biological chemistry. Band 251, Nummer 18, September 1976, S. 5440–5447, PMID 9387.
- I. A. Shumilin, R. H. Kretsinger, R. H. Bauerle: Crystal structure of phenylalanine-regulated 3-deoxy-D-arabino-heptulosonate-7-phosphate synthase from Escherichia coli. In: Structure. Band 7, Nummer 7, Juli 1999, S. 865–875, PMID 10425687.
- I. A. Shumilin, C. Zhao, R. Bauerle, R. H. Kretsinger: Allosteric inhibition of 3-deoxy-D-arabino-heptulosonate-7-phosphate synthase alters the coordination of both substrates. In: Journal of molecular biology. Band 320, Nummer 5, Juli 2002, S. 1147–1156, PMID 12126632.
- N. Flores, J. Xiao, A. Berry, F. Bolivar, F. Valle: Pathway engineering for the production of aromatic compounds in Escherichia coli. In: Nature Biotechnology. Band 14, Nummer 5, Mai 1996, S. 620–623, doi:10.1038/nbt0596-620, PMID 9630954.