Triptofan sintaza ili triptofan sintetaza je enzim koji katalizira dva finalna koraka u biosintezi triptofana. Nađena je kod Eubacteria, Archaebacteria, Protista, Fungi,, i biljaka. Međutim, nema je kod životinja.
Triptofan sintaza nalazi se obično u obliku α2β2 tetramera. Podjedinica α katalizira reverzibilno formiranje indola i gliceraldehid-3-fosfata (G3P) iz indol-3-glicerol fosfata (IGP). Podjedinica β katalizira nepovratnu kondenzaciju indola i serina kada se formira triptofan i piridoksal fosfat (PLP), zavisno od reakcije. Svako alfa aktivno mjesto povezano je sa β aktivnim mjestom dugim 25 angstrema u vidu hidrofobnog kanala koji sadrži enzim. To olakšava širenje formiranog indola na α aktivna mesta direktno na beta aktivna mesta u procesu poznatom kao kanalisanje supstrata. Aktivno mjesto triptofan sintaze je alosterno upareno.
Struktura Podjedinice: Triptofan sintaze obično postoji kao α-ββ-α kompleks. Podjedinice α i β imaju molarne mase od 27, odnosno 43 kDa. Podjedinica α ima konformaciju TIM barel (TIM-bure), a β ima konformaciju nabora tipa II i vezanje uz aktivno mjesto za monovalentne katione. Njihovo okupljanje u kompleks dovodi do strukturnih promjena u obje podjedinice što rezultira recipročnom aktivacijom. Postoje dva glavna mehanizma za međupodjediničnu komunikaciju. Prvo, u interakciju ulaze COMM domen β-podjedinice i α-petlja2 α-podjedinice. Osim toga, postoji interakcija između αGly181 i βSer178 ostataka. The active sites are regulated allosterically and undergo transitions between open, inactive, and closed, active, states.
Indol-3-glicerol-vežuže mjesto: Vidi sliku 1.
Indol i serin-vežuće mjesto: Vidi sliku 1.
Hidrofobni kanal: Aktivna mjesta α i β odvojena su hidrofobnim kanalom dužine 25 angstrema, koji sadrži enzim koji omogućava širenje indola. Ako kanal ne postoji, indol formiran pri α aktivnom mjestu bi brzo difundirao dalje i izgubio se u ćeliji jer je hidrofoban i lahko prolazi kroz membrane. Kao takav, kanal je od suštinskog značaja za funkciju enzimskog kompleksa. thumb|left|alt=caption.|Slika2: Predloženi mehanizam djelovanja triptofan sintaze
Mehanizam djelovanja Reakcija α podjedinice: Podjedinica α katalizira formiranje indola i G3P, putem retro-aldolnog cijepanja IGP. Pritom se za αGlu49 i αAsp60 smatra da su direktno uključeni u katalizu kao što je gore prikazano. Stopa ograničavajućeg koraka određena je je izomerizacijom IGP. Vidi sliku 2.
Reakcija β podjedinice: Podjedinica β katalizira reakciju β-premještanja, u kojem se indol i serin kondenziraju i formiraju triptofan u reakciji nastanka PLP. Za βLys87, βGlu109 i βSer377 smatra se da su direktno uključeni u katalizu kao što je prikazano. Ponovo, tačan mehanizam nije konačno utvrđen. Vidi sliku 2! Neto reakcija: Vidi sliku 3.
thumb|right|380px|Slika 3: Reakcija koju katalizira trptofan sintaza
mini|thumb|380px|left|Slika 1: Aktivna mjesta za α i β podjedinicu sa prikazanim hupotetskim katalitskim ostacima
Biološka funkcija Triptofan sintaza nalazi se obično u Eubakteria, Archaebacteria, Protista, gljiva i biljaka. Nema je kodd životinja, kao što su ljudi. Triptofan je jedna od standardnih aminokiselina, od ukupno dvadeset i jedne od devet esencijalnih aminokiselina za ljude. Kao takav, triptofan je neophodna komponenta ljudske ishrane.
Medicinski značaj Budući da ljudi nemaju triptofan sintaze, ovaj enzim je istraživan kao potencijalna meta lijekova. Međutim, smatra se da bakterije imaju alternativne mehanizme za proizvodnju aminokiselina koje mogu učiniti ovaj pristup manje efikasnim. U svakom slučaju, čak i ako lijek samo slabi bakterije, može i dalje biti koristan za sprečavanje bakterija kada su već ugrožene u neprijateljskom okruženju domaćina. Kao takva, inhibicija putem triptofan sintaze zajedno sa ostalim PLP-enzimima u metabolizmu aminokiselina ima potencijal da pomogne u rješavanju zdravstvenih problema.
Inhibicija triptofan syntaze i ostalih enzima PLP grupe u metabolizmu aminokiselina, ukazuje na mogućnost liječenja bolesti kao što su: tuberkuloza; očne i genitalne infekcije; kriptosporidioza; Pored toga, triptofan sintaza može poslužiti kao preventivno sredstvo protiv korova, odnosno herbicid.
Evolucija Smatra se da je u ranoj u evoluciji došlo do duplikacije gena trpB2. Jedna kopija ušla je u TRP operon kao trpB2i omogućavajući njegovo ispoljavanje sa trpA. TrpB2i formira prolazni kompleks sa TrpA i u procesu neusmjereno aktiviranog TrpA . Drugi primjerak je ostje van kao trpB2o i ispunjava postojeću ulogu ili ima novu, kao što djeluje u spašavanju proteina za indol. TrpB2i evoluirao je u TrpB1, koji formira stalni kompleksa sa trpA rezultirajući u dvosmjernoj aktivaciji. Prednost indolskog spašavanje proteina opada i TrpB gen je izgubljen. Konačno, TrpB1 i TrpA geni su spojeni, što rezultira u formiranju dvofunkcionalnog enzima.
Historijski značaj Triptofan sintaza bila je prvi od enzima za koje se utvrdilo da imaju dvije katalitske sposobnosti koje su intenzivno proučavane. To je ujedno bio i prvi identifikovni enzim koji koristi supstratno kanalisanje. Kao takav, ovaj enzim je intenzivno proučavan i predmet je od velikog interesa
Također pogledajte Sintaza Lijaza
Reference
Vanjski linkovi
Kategorija:EC 4.2.1 Kategorija:Enzimi