Methionin gama lyáza (EC 4.4.1.11, MGL) je enzym přeměňující sirné aminokyseliny na α-ketokyseliny, amoniak, a thioly:
L-methionin + H2O → methanthiol + NH3 + 2-oxobutanoát (celková rovnice) (1a) L-methionin → methanthiol + 2-aminobut-2-enoát (1b) 2-aminobut-2-enoát → 2-iminobutanoát (samovolná reakce) (1c) 2-iminobutanoát + H2O → 2-oxobutanoát + NH3 (samovolná reakce)
Sirné aminokyseliny se účastní několika biologických dějů, a metabolismus těchto aminokyselin má tak značný význam; například udržuje nízkou hladinu homocysteinu, což je důležité pro řadu metabolických drah, a tím brání, aby se projevily jeho toxické účinky.
Methionin γ-lyáza byla nalezena u bakterií (Clostridiums porogenes, Pseudomonas ovalis, Pseudomonas putida, Aeromonas sp., Citrobacter intermedius, Brevibacterium linens, Citrobacter freundii, Porphyromonas gingivalis, Treponema denticola), parazitických prvoků (Trichomonas vaginalis, Entamoeba histolytica), a u rostlin (huseníček rolní).
Kofaktorem methionin gama lyáz je pyridoxalfosfát.
Struktura Methionin gama lyázy obsahují 389 až 411 aminokyselin a vytváří čtyři shodné podjednotky. Aktivní molekula je tvořená dvojicí těsně přidružených dimerů, přičemž se aktivní místo nachází na jejich rozhraní. Jednotlivé dimery mají jako kofaktory molekuly pyridoxal-5’-fosfátu (PLP). Reakcí se účastní šest aminokyselin v okolí aktivního místa, Tyr59, Arg61, Tyr114, Cys116, Lys240, a Asp241; Cys116 není u ostatních enzymů skupiny PLP-γ běžný, místo něj se zpravidla objevuje glycin nebo prolin. Cys116 a MGL ani methioninový substrát nejsou v přímém kontaktu, tato aminokyselina má ale vliv na zachování specifity substrátu.
Reakční mechanismus náhled|vpravo|Mechanismus působení methionin gama lyázy
Methionin gama lyáza (číslo EC 4.4.1.11) katalyzuje tuto reakci:
L-methionin + H2O methanthiol + NH3 + 2-oxobutanoát
Substráty tohoto enzymu jsou tedy L-methionin a voda (H2O), a produkty methanthiol, amoniak (NH3), a 2-oxobutanoát.
MGL může také katalyzovat α, β-eliminační reakci L-cysteinu, degradaci O-substituovaného serinu či homoserinu, a deaminaci a γ-adici L-vinylglycinu. Na začátku se aminová substrátu naváže na pyridoxalfosfát za tvorby Schiffovy zásady. Po nahrazení aminové skupiny zbytkem lysinu se vytvoří vnější aldimin a vodíky substrátu se přesunou na pyridoxalfosfát. Sousedící tyrosin zafunguje jako kyselý katalyzátor, jenž atakuje substrát, což vede k odštěpení thiolové skupiny. V posledním kroku se z pyridoxalfosfátu oddělí α-ketokyselina a amoniak.
Funkce Protože se substrátová specifita MGL u různých organismů liší, tak má tento enzym rozdílné fyziologické účinky. U anaerobních bakterií a parazitických prvoků MGL z methioninu vytváří 2-oxobutyrát, který je následně rozkládán acetát-CoA ligázou a vytváří ATP, a tak se podílí na metabolismu ATP. MGL má také vliv na patogenitu ústních bakterií, jako například P. gingivalis; byla zjištěna korelace mezi přítomností MGL a zvýšením míry přežití u myší, kterým byla podána podkožní injekce této bakterie. U B. linens, bakterie podílející se na zrání sýrů, souvisí činnost MGL s metabolismem sacharidů.
U rostlin byla v suchých semenech nalezena MGL-mRNA, ale ne volná podoba této bílkoviny; enzym ovšem vykazuje vysokou míru exprese genu ve vlhkých semenech, což naznačuje, že se účastní raného klíčení. MGL se také pravděpodobně zapojuje do tvorby těkavých sloučenin síry, například methanthiolu, v poškozených listech, za účelem ochrany před hmyzem; není ale známo, zda je přítomen u kvajávy, kde byl takový mechanismus pozorován poprvé, a jestli proces u jiných rostlin probíhá podobně.
Izozymy MGL jsou popsány pouze u prvoků E. histolytica a T. vaginalis, liší se v účinnosti ohledně odbourávání methioninu, homocysteinu, a cysteinu. U E. histolytica je MGL odvozena od archeálního MGL, zatímco v případě T. vaginalis se MGL více podobá bakteriálnímu, gen pro MGL se tedy u těchto druhů objevil nezávisle.
Vývoj léčiv Trifluormethionin (TFM) je proléčivo založené na fluorovaném methioninu, jehož toxicita se projevuje až po rozkladu prostřednictvím MGL. TFM zpomaluje růst anaerobních mikroorganismů (Mycobacterium smegmatis, Mycobacterium phlei, Candida lipolytica), ústních bakterií (P. gingivalis, F. nucleatum), a parazitických prvoků (E. histolytica, T. vaginalis). Účinkuje také in vivo. Toxicita TFM vůči buňkám savců je nízká, protože se u nich nevyskytuje MGL.
Léčba nádorů Některé nádory, například glioblastomy, meduloblastom, a neuroblastom, jsou výrazně citlivější na nedostatek methioninu než zdravé tkáně, snížení dostupnosti methioninu tak lze využít k jejich léčbě; methionin gama lyázy se tak zkoumají jako prostředky ke snížení hladiny methioninu v krevním séru a ničení nádorových buněk či omezení jejich růstu.
Odkazy
Reference
Literatura
Kategorie:Lyázy